Лаборатория структуры и функций генов человека
Отдел геномики и постгеномных технологий
Руководитель: Свердлов Евгений Давидович, академик
Основные достижения
Геномика цис-регуляторных элементов (Л. Г. Николаев, С. Б. Акопов, И. П. Чернов, Т. Л. Ажикина)
После определение нуклеотидных последовательностей ряда эукариотических геномов главной задачей становится изучение регуляторных механизмов, определяющих фенотипическое разнообразие организмов. В геноме млекопитающих имеется до 30000 генов, кодирующих белки; при этом транскрибируется значительно большая часть генома. Вся совокупность генов и транскрибируемых областей генома многоклеточных организмов связана в сложнейшую регулируемую сеть, определяющую существование многочисленных типов специализированных клеток. Транскрипция генов и некодирующих последовательностей регулируется на нескольких уровнях: линейной архитектуры генома, представленной цис-регуляторными элементами ДНК, модификации ДНК, структуры хроматина, компартментной организации ядра и др.
Несмотря на достижения в изучении организации отдельных регуляторных систем, мы все еще далеки от полного понимания механизмов, управляющих геномом как целым. Даже в относительно простых случаях идентификации цис-регуляторов, мы встречаем серьезные затруднения, требующие для их преодоления длительных усилий большого числа исследователей. В качестве примера можно указать, что согласно теоретическим предсказаниям геном человека может содержать до 100000 энхансеров и сайленсеров, однако к настоящему времени охарактеризована лишь небольшая их часть.
Важнейшей составной частью регуляторной машины генома являются эпигенетические элементы, то есть элементы, определяющие стабильно наследуемые изменения в уровне экспрессии генов без изменения последовательности ДНК. К ним относятся участки метилирования ДНК, области, содержащие различным образом модифицированные гистоны и др. Метилирование CpG сайтов геномной ДНК у млекопитающих играет ключевую роль в регуляции экспрессии генов через модификацию последовательностей цис-регуляторных элементов или же модификацию протяженных геномных участков, ассоциированных с изменением конформации хроматина. Для объяснения механизмов метил-зависимой регуляции генной экспрессии необходимы подробные карты метилирования протяженных геномных локусов, сравнение которых в разных типах клеток может выявить закономерности влияния метилирования на экспрессию.
В лаборатории разработаны методы идентификации и геномного картирования неметилированных CpG динуклеотидов, точек начала транскрипции, ряда регуляторных элементов генома — участков прикрепления ДНК к ядерному матриксу (S/MARs), инсуляторов, энхансеров, участков открытого и закрытого хроматина, а также участков связывания регуляторных ядерных белков, включая факторы транскрипции в протяженных
Интегрированная карта положений регуляторных элементов для участка хромосомы 19 человека длиной 500 тыс. пар оснований. Вертикальные цветные линии указывают положения соответствующих управляющих элементов.
Структурно-функциональное исследование бактериального патогенеза Mycobacterium tuberculosis, Burkholderia pseudomallei и Burkholderia mallei (Т. Л. Ажикина, Г. С. Монастырская)
Туберкулёз — хроническое инфекционное заболевание, вызываемое грамположительной бактерией Mycobacterium tuberculosis — остается одной из 10 основных причин преждевременной смерти в мире и второй среди инфекций. Геном микобактерии чрезвычайно изменчив, что затрудняет диагностику и лечение туберкулеза. Нами разработана экспериментальная методика сравнительного анализа геномов — ПДРФ вычитающая гибридизация, позволяющая сравнивать геномы близкородственных бактериальных штаммов. С ее помощью впервые проведено сравнение геномов различных штаммов M. tuberculosis, циркулирующих на территории РФ и вызывающих различные клинические формы заболевания. На основе полученных последовательностей разработан экспериментальный подход для изучения инсерционно-делеционного полиморфизма российской популяции M. tuberculosis
M. tuberculosis вызывает у людей инфекцию с широким спектром клинических проявлений, который зависит от сложных и все еще мало изученных взаимодействий между паразитом и хозяином. Мы исследуем полный спектр транскрипции генов M. tuberculosis при первичной инфекции, при переходе в хроническую и латентную формы, что поможет выявить механизмы, с помощью которых возбудитель избегает эффективного ответа хозяина. В сотрудничестве с лабораторией иммуногенетики ЦНИИ туберкулеза РАМН (д. б. н., проф. А. С. Апт) мы разработали метод анализа транскриптома внутриклеточных патогенов непосредственно в инфицированных тканях, который может быть использован для исследований любого возбудителя, в том числе для поиска факторов вирулентности, мишеней лекарственной терапии, разработки стратегии эпидемиологического мониторинга заболевания.
Совместно с ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии (И. Абаев) проведено полногеномное сравнение штаммов патогенов Burkholderia pseudomallei
Положение найденных дифференциальных фрагментов (кружки) на карте делеций в геномах штаммов M. tuberculosis, отражающей неслучайный характер распределения делетированных участков. Цифры показывают расстояние в геноме (в млн. п. о.), 0 — точка начала репликации.
Разработка подходов к диагностике и генной терапии онкологических заболеваний (Т. В. Виноградова, Е. П. Копанцев, И. П. Чернов)
Большое внимание в последние годы уделяется проблемам создания лекарств нового поколения. В рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России
Таким образом, была создана основа для разработки и производства новых эффективных медицинских препаратов для онкологии: терапевтических средств на основе генно-терапевтического подхода, терапевтических средств на основе биологически активных белков и диагностических препаратов.
Рак и развитие (М. В. Зиновьева, Т. В. Виноградова, Г. С. Монастырская)
Одним из важнейших результатов, полученных в рамках этого проекта, является демонстрация того, что гены, которые включаются в эмбриогенезе при развитии легких и пищевода, выключаются при превращении нормальных клеток в раковые и наоборот. Тем самым подтверждается гипотеза о том, что возникновение и развитие раковых клеток можно сравнить с эмбриональным развитием или самовоспроизводством и дифференцировкой стволовых клеток тех или иных тканей. Гены, имеющие дифференциальную экспрессию и при раке и при развитии, возможно, являются ключевыми для опухолеобразования. Исследование таких генов позволяет осуществлять рациональный выбор мишеней терапевтического воздействия: наиболее перспективными мишенями являются системы, регулирующие эмбриональное развитие и нарушенные при канцерогенезе.
Модифицированные олигонуклеотиды (В. К. Потапов)
Главным направлением работы группы в последние 3 года было разработка методов получения и синтез модифицированных нуклеозидов с измененной структурой основания или сахаро-фосфатного остова. Наиболее перспективным направлением является разработка подходов к твердофазному синтезу морфолино-олигонуклеотидов — аналогов, несущих в своем составе вместо рибозы остаток морфолина. Аналоги сохраняют структуру ДНК, образуют прочные комплементарные комплесы с природными олигонуклеотидами и являются незаряженными молекулами, устойчивыми к действию нуклеаз.
Второе направление — синтез олигонуклеотидов, несущих в определенных местах спейсеры заданной длины с тиольной группой, которые используются группой проф. Влодовера из NCI (Frederic) для изучения комплексов с интегразами
| Ф.И.О. | Должность | Эл. почта | Аверина Людмила Викторовна | инженер | Ажикина Татьяна Леодоровна, д. б. н. | с.н.с. | tatazhik@ibch.ru | Акопов Сергей Борисович, к. б. н. | с.н.с. | akser@ibch.ru | Беляева Нина Николаевна, к. б. н. | н.с. | Билтуева Юлия | асп. | bjuliya87@mail.ru | Бони Ирина Венедиктовна, к. х. н. | с.н.с. | irina_boni@ibch.ru | Буланенкова Светлана Сергеевна, к. б. н. | н.с. | Виноградова Татьяна Викторовна, к. б. н. | с.н.с. | tv@ibch.ru | Дидыч Дмитрий Александрович, к. б. н. | н.с. | dmitry_d@inbox.ru | Завалова Людмила Львовна, к. б. н. | с.н.с. | lz@ibch.ru | Зиновьева Марина Валерьевна, к. б. н. | н.с. | mzinov@ibch.ru | Кашкин Кирилл Никитич, к. б. н. | н.с. | Колединская Людмила Сергеевна | м.н.с. | Копанцев Евгений Павлович, к. б. н. | с.н.с. | kopantzev@ibch.ru | Кравченко Зоя Борисовна | инж.-иссл. | Левитан Татьяна Львовна | инж.-иссл. | levitanibh@mail.ru | Медведева Наталия Игоревна | инж.-иссл. | Монастырская Галина Сергеевна, к. х. н., старший научный сотрудник | в.н.с. | gal@ibch.ru | Николаев Лев Григорьевич, д. б. н. | с.н.с. | lev@ibch.ru | Овчинникова Оксана Юрьевна, к. б. н. | ovchox@gmail.com | Погосян Рудольф Андреевич | м.н.с. | andreevich@ibch.ru | Потапов Виктор Кузьмич, д. х. н. | в.н.с. | vk@ibch.ru | Сасс Александр Викторович | м.н.с. | Скапцова Надежда Васильевна | н.с. | Снежков Евгений Валерьевич, к. х. н. | с.н.с. | eugene@ibch.ru | Успенская Наталия Яковлевна, к. б. н. | с.н.с. | usp@ibch.ru | Филюкова Ольга Борисовна, к. б. н. | н.с. | Чернов Игорь Павлович, к. х. н. | н.с. | igor_ch@ibch.ru |
|---|



