Наиболее значимые результаты научных исследований за 2012 год

Установлен новый тип контроля движения РНК-полимеразы при активации генов. Активность многих генов высших эукариот, важных в развитии организма, часто контролируется при помощи формирования стадии РНК-полимеразы II в состоянии паузы. В этом случае полимераза привлекается на ген, но не приступает к транскрипции, а находится в состоянии ожидания. Поступление определенных сигналов в клетку извне стимулирует транскрипцию и активацию гена. При изучении модельного гена развития было показано существование нового типа полимеразной паузы, который формируется при участии целого набора факторов транскрипции. При этом собирается специфическая блокирующая структура на хроматине в области 1,5 т.п.н. ниже промотора, тормозящая движение РНК-полимеразы. Таким образом, в работе раскрыты новые детали молекулярного контроля активации важнейших генов организма, контролирующих его развитие.

(Отдел регуляции транскрипции и динамики хроматина)

Раскрыт механизм развития адаптивного иммунитета у бактерий к чужеродной ДНК. Адаптивный иммунитет бактерий к чужеродной ДНК обеспечивается накоплением коротких фрагментов из геномов фагов или плазмид (протоспейсеров) в специализированном участке бактериального генома, обозначаемом как CRISPR кассета. Инсерция новых протоспейсеров происходит с низкой эффективностью в процессе заражения клетки ранее не встречавшимся фагом. Нами было показано, каким образом наличие в CRISPR кассете простоспейсера, частично комплементарного геному фага, облегчает накопление дополнительных протоспейсеров из генома фага-мишени (т.н. праймирование). Такой механизм позволяет бактериям с высокой эффективностью приобретать иммунность к близкородственным или мутировавшим фагам.

(Лаборатория молекулярной генетики микроорганизмов)

Раскрыт механизм образования внутриядерных стурктур – инсуляторых телец. Впервые показано, что для образования «инсуляторных телец» - скоплений в ядре клетки, сформированных белками, связывающимися с инсуляторами, у дрозофилы необходима посттрансляционная модификация составляющих их белков маленьким убиквитин-подобным модификатором (SUMO). Наши исследования опровергают популярную идею об «инсуляторных тельцах» как организаторах генома, поддерживающих высокоорганизованный хроматин и формирующих функциональные домены, и свидетельствуют в пользу предложенной нами ранее модели, согласно которой «инсуляторные тельца» являются своеобразными «депо» различных, в том числе и инсуляторных, белков.

(Лаборатория молекулярной генетики Drosophila)

Разработан новый метод индукции нейральной дифференцировки стромальных клеток жировой ткани млекопитающих. При обработке стромальных клеток жировой ткани 5-азацитидином и нейротрофическим фактором BDNF обнаруживается появление нейральных маркеров (Eno2, MAP2, TUBB и Nestin). Показано, что индуцированные таким способом клетки при введении их в паренхиму головного мозга мыши обладают высокой степенью тропизма к смоделированному очагу ищемического инсульта. Кроме того, обнаружено, что активная миграция индуцированных клеток снижает образование глиального рубца. Новизна данного исследования заключается в подборе комбинации индукторов, которые способствуют необратимой нейральной дифференцировке стромальных клеток жировой ткани человека в нейробласты I и II типа. Данную разработку в дальнейшем можно использовать для терапии ишемического инсульта и травм головного и спинного мозга. (Группа нейрогенетики и генетики развития).

Раскрыт новый адаптивный механизм, обеспечивающий защиту репликативного аппарата эукариотической клетки в условиях теплового шока. Продемонстрировано, что тепловой шок вызывает замедление движения, либо полную остановку репликативных вилок и одновременно стимулирует фосфорилирование гистона H2AX в фокусах репликации. Фосфорилирование осуществляет ДНК-зависимая протеинкиназа, причем без участия белков теплового шока. Этот процесс защищает репликативные вилки от коллапса и препятствует возникновению двунитевых разрывов в ДНК. (Лаборатория структурно-функциональной организации хромосом).

Обнаружено, что инсуляторный белок Su(Hw) является первым примером белка, который определяет расположение точек начала репликации в геноме дрозофилы. Несмотря на множество данных о точках начала репликации в эукариотическом геноме, до сих пор неизвестно, какие факторы определяют расположение этих участков. Показано, что инсуляторный белок Su(Hw) привлекает мультибелковые комплексы, которые изменяют структуру хроматина и создают свободную область для посадки репликационного комплекса ORC. Было показано, что Su(Hw) создает 6% точек начала репликации в геноме дрозофилы. Есть основания считать, что оставшиеся 94% создаются другими ДНК-связывающими белками по сходному механизму. Данный механизм может служить для синхронизации транскрипции и репликации в ходе клеточного цикла, что крайне важно для стабильности генома.

(Группа по изучению связи транскрипции и транспорта мРНК)

Показано, что изменение концентрации белка ядерного матрикса EAST регулирует формирование Su(Hw)-зависимых инсуляторных комплексов, перераспределяя их компоненты, и таким образом влияет на их функционирование. Наличие функциональной связи между процессом инсуляции и белками ядерного матрикса свидетельствует в пользу предположения, что инсуляторы играют важную роль в образовании различных областей ядра: с повышенной и пониженной активностью транскрипции. Получены экспериментальные данные, подтверждающие, что белок CP60 является компонентом Su(Hw)-зависимого инсуляторного комплекса. (Лаборатория молекулярной генетики Drosophila).

Продемонстрирован новый молекулярный механизм про-онкогенной активности Akt-сигнального пути. Аномальная активация сигнальных молекул – протеинкиназ Akt и mTOR – является характерной чертой опухолевых клеток и способствует прогрессии опухоли. Одной из мишеней Akt-сигнального пути, критичных для его про-онкогенного действия, является супрессор опухолевого роста Pdcd4, снижение уровня которого вносит существенный вклад в малигнизацию опухоли. Установлено, что активация пути протеинкиназы Akt приводит к ингибированию активности промотора гена Pdcd4. Полученные результаты позволяют разрабатывать системы для поиска новых противоопухолевых препаратов и мониторинга их действия. (Лаборатория молекулярной онкогенетики).

Установлена новая функция белка врожденного иммунитета Tag7 в иммунном ответе. Показано, что Tag7 образует с белком Mts1(S100A4), определяющим метастатический потенциал опухолевых клеток, стабильный комплекс, индуцирующий направленное движение лимфоцитов. Это свойство Tag7-Mts1 комплекса может иметь физиологическую значимость, так как комплекс секретируется во внеклеточное пространство лейкоцитами здоровых доноров. (Лаборатория иммуногенетики рака).

Показан один из защитных механизмов организма от действия цитотоксических факторов. Установлено, что белок врожденного иммунитета Tag7 в секретах опухолевых клеток и сыворотке человека образует стабильный комплекс с белком HspBP1, чем препятствует образованию цитотоксического Tag7-Hsp70 комплекса. (Лаборатория иммуногенетики рака).

Охарактеризована пространственная организация домена бета-глобиновых генов кур в эритроидных клетках, экспрессирующих глобины эмбрионального и взрослого типов. С использованием метода фиксации конформации хромосомы (3С) изучен спектр попарных взаимодействий различных элементов домена бета-глобиновых генов кур в эритроидных клетках 3х- и 9ти-дневных куриных эмбрионов. На основании полученных результатов построены модели пространственной организации домена в этих клетках. Продемонстрировано, что привлечение глобиновых генов к активаторному хроматиновому комплексу не является обязательным для обеспечения активной транскрипции этих генов. (Лаборатория структурно-функциональной организации хромосом).

Продемонстрировано, что распределение вариантных форм гистонов macro-H2A и H2A-Bbd различается в геномных доменах открытого и закрытого типов. Сконструированы линии клеток HeLa S3, в которых экспрессируются меченные эпитопами вариантные гистоны macro-H2a и H2A-Bbd. С использованием аффинной хроматографии изолированы препараты ДНК, связанной с этими гистонами. В геномных доменах открытого типа H2A-Bbd предпочтительно связан с определенным набором транскрибирующихся генов. Вариантный гистон macro-H2A недостаточно представлен в этих доменах. В неактивных геномных доменах закрытого типа в равной мере были представлены H2A-Bbd и macro-H2A, причем часто места их депонирования имели совместную локализацию. (Лаборатория структурно-функциональной организации хромосом).

Проведен анализ аллельного и генотипического полиморфизма трех кандидатных генов – дофаминового рецепторов второго типа (DRD2), дофаминового (DAT1) и серотонинового (SERTPr) транспортеров – в африканских этнопопуляциях хадза и датога, характеризирующихся разным уровнем культурно допустимой агрессии. В рамках комплексного исследования по разработке молекулярно-генетических маркеров агрессивного поведения человека обнаружены достоверные различия в частотах функционально значимых полиморфизмов генов DAT1 и SERTPr в этих популяциях. Выявлены коррелятивные связи между генотипами генов DAT1 (у мужчин датога), SERTPr (у мужчин хадза) и экспрессией физической агрессии. (Лаборатория организации генома).

Выявлено участие ГТФазы Chp в передачи сигнала по каноническому Wnt-сигнальному пути и регуляция стабильности белка Chp под влиянием неканонических лигандов Wnt5 и Wnt11. Были получены данные, указывающие на участие Rho ГТФазы Chp/RhoV в передаче внутриклеточного сигнала по каноническому Wnt-сигнальному каскаду в клетках млекопитающих от рецепторов, активируемых Wnt3a. Кроме того, было выявлено, что неканонические лиганды Wnt5a и Wnt11 ингибируют Chp-зависимую активацию транскрипции с AP-1-зависимого репортерного гена, по всей видимости, за счет влияния на стабильность белка Chp. Это может являться новым молекулярным механизмом, снижающим активность канонического Wnt-сигнального пути под влиянием неканонических Wnt-лигандов. (Лаборатория иммуногенетики рака).

Сигнальный комплекс mTORC2, являющийся молекулярной мишенью для противоопухолевой терапии, идентифицирован как супрессор действия генной терапии опухолей на основе рекомбинантных аденовирусов. Противоопухолевая терапия с использованием рекомбинантных аденовирусов уже используется в клинической практике. Одним из способов повышения ее эффективности является комбинация с другими противоопухолевыми воздействиями. Активный комплекс mTORC2 выявлен как ингибитор продукции кодируемых рекомбинантными аденовирусами белков и, соответственно, как супрессор действия генно-терапевтических препаратов на основе рекомбинантных аденовирусов. Учитывая, что mTORC2 является молекулярной мишенью для противоопухолевой терапии и в настоящее время активно ведется разработка препаратов, ингибирующих его, полученный нами результат является основой для совместного применения аденовирусной генотрапии и ингибиторов mTORC2 с целью повышения эффективности лечения онкологических заболеваний. (Лаборатория иммуногенетики рака).

Обнаружено, что перспективные прототипы противоопухолевых препаратов LY294002 и LY303511 способны увеличивать экспрессию белков, кодируемых рекомбинантными репликативно-дефектными аденовирусами. Было открыто, что ингибиторы киназной активности LY294002 и LY303511 способны увеличивать экспрессию белков, кодируемых рекомбинантными репликативно-дефектными аденовирусами, в том числе аденовирусами, являющимися прототипами для противоопухолевых препаратов. Комбинация противоопухолевых препаратов на основе LY294002 и LY303511, разработка которых активно ведется в настоящее время, с аденовирусными препаратами в противоопухолевой терапии позволит увеличить общую эффективность терапии как за счет сочетания двух разноплановых воздействий, так и благодаря увеличению эффективности аденовирусного препарата из-за увеличения продукции терапевтического белка. (Лаборатория иммуногенетики рака).

Экспрессия малой ГТФазы Chp часто индуцируется при немелкоклеточном раке легкого и является новым потенциальным диагностическим и прогностическим молекулярным маркером опухолей этого типа. Обнаружено, что опухоли легкого часто характеризуются индукцией экспрессии малой ГТФазы Chp. Это позволяет использовать экспрессию Chp в качестве нового диагностического маркера опухолей легкого. Принимая во внимание возможное участие Chp в регуляциии подвижности клеток, экспрессия Chp может быть негативным прогностическим фактором, а сама ГТФаза может являться новой мишенью для противоопухолевых препаратов. (Лаборатория иммуногенетики рака).

Продемонстрирована возможность селективной стабилизации транскриптов терапевтических трансгенов в опухолевых клетках. Проведенные работы позволили исчерпывающе доказать, что использование специальных 3'-нетранслируемых областей транскриптов (DNMT1 и TOP2A) позволяет добиться селективной стабилизации трансгена в делящихся опухолевых клетках. Данное новое оригинальное решение позволяет повысить специфичность опухолевой экспрессии при разработке противоопухолевых генно-терапевтических средств. (Лаборатория иммуногенетики рака).

Впервые выявлена активация клеточных процессов каноническими Wnt-лигандами, указывающая на их роль в стимуляции прогрессии меланом. Впервые установлено, что канонический лиганд Wnt3a, как и неканонический лиганд Wnt5a, стимулирует миграцию клеток меланомы, а неканонический Wnt11 усиливает пролиферацию опухолевых клеток. Таким образом, лиганды Wnt могут участвовать в развитии меланомы как минимум двумя способами: за счет активации миграции опухолевых клеток и за счет усиления клеточной пролиферации. Wnt3а в клетках меланомы может влиять не только на пролиферацию, но и на клеточную подвижность, то есть, в случае метастазирующей меланомы, Wnt3а может выступать в качестве функционального аналога лиганда Wnt5а, который считается индуктором метастазирования, и способствовать диссеминации опухоли. (Лаборатория генной терапии)

Получены первичные культуры эпидермальных стромальных клеток человека, выделенных из депигментированных областей. Обнаружено, что в эпидермисе депигментированных участков небольшой площади и в пограничных зонах крупных депигментированных участков присутствуют клетки, содержащие маркеры функционально активных меланоцитов (Trp1), в то время как в эпидермисе крупных зон депигментации таковые отсутствуют. Обнаружено, что в дерме депигментированных участков присутствуют клетки, содержащие маркеры незрелых клеток меланоцитарного ряда. Таким образом, опровергается версия об отсутствии меланоцитов в областях депигментации. (Группа нейрогенетики и генетики развития).

Разработаны полиплексы для специфической трансфекции клеток меланомы. Были получены полиплексы – нанокомплексы синтетических полимеров и ДНК, которые оказались эффективными при лечении экспериментальных меланом у лабораторных животных: продолжительность жизни животных-опухоленосителей увеличивалась в 3,6 раза по сравнению с нелеченым контролем. (Лаборатория молекулярной генетики внутриклеточного транспорта).

Показано, что модульные нанотранспортеры (МНТ), разработанные для доставки терапевтических агентов в ядра клеток-мишеней с повышенной экспрессией эпидермального фактора роста, обеспечивают эффективный и быстрый, в течение одного часа, транспорт веществ в ядра клеток-мишеней в культуре. Более 60 % присоединенного к МНТ терапевтического агента иода-125 через 1 час после добавления оказывалось в ядрах клеток эпидермоидной карциномы человека. (Лаборатория молекулярной генетики внутриклеточного транспорта).

Разработана технология увеличения эффективности наноантител. Описан и продемонстрирован новый эффективный метод генно-инженерной модификации исходно отбираемых для заданного антигена моновалентных однодоменных верблюжьих антител (наноантител). К С-концу антител добавляются особые дополнительные аминокислотные последовательности, в том числе тримеризующийся «изолейциновый» домен, что приводит к ориентированной тримеризации полностью функциональных наноантител. В результате существенно повышается авидность (экспериментальная аффинность) и биологическая активность антител, что показано на примере эффективной защиты мышей от летальных доз вируса птичьего гриппа. (Лаборатория молекулярных биотехнологий).

Описан и продемонстрирован (на модели заражения мышей вирусом птичьего гриппа) новый подход к борьбе с вирусной инфекцией, базирующийся на использовании рекомбинантных аденовирусов, экспрессирующих нейтрализующие модифицированные однодоменные антитела, которые способны связываться с вирусом (связывать гемагглютинин вируса гриппа) и, тем самым, блокировать развитие гриппозной инфекции. Комбинированное интраназальное введение таких аденовирусов и уже приготовленных однодоменных антител, аналогичных экспрессируемым вирусом, может обеспечить защиту мышей от летальной вирусной инфекции (гриппа) как при предварительном/профилактическом введении (за 14 дней), так и при введении вплоть до 2 дней после инфицирования. (Лаборатория молекулярных биотехнологий).

Описано получение и использование однодоменного антитела, специфически связывающего фактор некроза опухолей (ФНО) человека и при этом не влияющего на биологическую активность ФНО. Такое антитело может служить ФНО-связывающим модулем для создания биоинженерных флуоресцентных сенсоров ФНО, а также ингибиторов системных ФНО-эффектов, работающих по принципу удержания ФНО в месте его синтеза. (Лаборатория молекулярных биотехнологий).

RU   EN

Поиск

на сайте

в Яндекс

Полезные ссылки

ФАНО

РАН

Совет по науке и образованию

Минобрнауки

Российский Фонд Фундаментальных Исследований

Российский Научный Фонд

eLIBRARY.RU

Классическая и молекулярная биология

Наука и технологии России

Постнаука

N+1

Научная Россия

Элементы

Биомолекула

Мой геном

Blastim

Biohab

Телеканал Наука 2.0

Очевидное-невероятное

Фестиваль науки

Трансгенные животные в фарминдустрии

Практическая молекулярная биология

Biocompare

Подписка на новости

Институт биологии гена РАН