Лаборатория молекулярных основ эмбриогенеза
Руководитель: Зарайский Андрей Георгиевич, д. б. н.
Лаборатория молекулярных основ эмбриогенеза была образована в 2005 г. на основе группы с аналогичным названием, выделившейся в 1995 г. из Лаборатории структуры и функции генов человека (зав. лабораторией - академик Е.Д. Свердлов). Главной областью исследований лаборатории является изучение молекулярно-генетических механизмов раннего развития центральной нервной системы позвоночных. В качестве основной рабочей модели используются эмбрионы шпорцевых лягушек Xenopus laevis и Xenopus tropicalis.
Основные достижения
Гомеобоксные гены Anf в раннем развитии головного мозга (Рис. 1 А-Б’) (Ермакова Г. В, Ерошкин Ф. М., Мартынова Н. Ю., Зарайский А. Г.)
Нами был открыт и в настоящее время продолжает изучаться неизвестный ранее класс гомеобоксных генов, получивших название в соответствии с местом своей экспрессии в эмбриогенезе — Anf (от Anterior neural fold — передний валик зачатка центральной нервной системы). Ген Anf имеется только у позвоночных животных, включая человека, и является одним из ключевых регуляторов раннего развития переднего мозга — уникального отдела головного мозга позвоночных, из которого развиваются такие важные структуры, как большие полушария мозга и глаза. Нами было показано, что функция Anf, как в эволюции, так и в эмбриогенезе, заключается в «расчистке» той области нейрального зачатка, которая становится передним мозгом, от экспрессии генов, регулирующих развитие задних отделов мозга.
Секретируемые белки Noggin (Рис. 1 В) (Байрамов А. В, Ерошкин Ф. М., Мартынова Н. Ю., Ермакова Г. В., Зарайский А. Г.).
Два новых семейства секретируемых белков Noggin — Noggin2 и Noggin4 — были открыты в ходе поиска генов, регулируемых факторами Anf. Белки Noggin способны связывать и, тем самым, ингибировать ряд ростовых факторов из суперсемейства TGF-β. Поскольку помимо управления ранним развитием мозга, факторы TGF-β вовлечены в регуляцию многих клеточных процессов, в том числе, сопровождающих такие патологии, как артрит, астма и канцерогенез, — дальнейшее исследование новых белков Noggin как эффективных регуляторов активности этих факторов может быть важно для биомедицинских приложений.
Малые ГТФазы Ras-dva (Рис. 1 Г) (Терешина М. Б., Зарайский А. Г.).
В ходе изучения генной сети, связанной с функционированием генов Anf, нами было идентифицировано новое, 8-е, семейство малых ГТФаз, получивших название Ras-dva. Данные ГТФазы специфично экспрессируются в зачатке головного мозга и регулируют его раннее развитие. В настоящее время в лаборатории проводится исследование роли ГТФаз Ras-dva и их молекулярных партнеров в раннем развитии зачатка мозга.
Белки-партнеры регулятора актинового цитоскелета — белка Zyxin (Мартынова Н. Ю., Ермолина Л. В., Зарайский А. Г.).
Белок Zyxin был идентифицирован нами как один из белков, способный физически взаимодействовать с транскрипционным фактором Anf. Zyxin интересен тем, что с одной стороны, он входит в состав клеточных контактов, организуя сборку актинового цитоскелета, а с другой — может перемещаться в клеточное ядро и взаимодействовать с Anf. Таким образом, может осуществляться координация морфогенетических движений, регулируемых Zyxin через клеточные контакты и актиновый цитоскелет, с генной экспрессией, контролируемой Anf. Нами проводится поиск и изучение функции транскрипционных факторов и других белков, взаимодействующих с Zyxin в раннем развитии нервной системы.
Трансгенные лягушки (Рис. 1 Д, Е) (Ермакова Г. В., Соловьева М. А., Серебрякова М. В.).
Данное направление в основном играет вспомогательную роль, обеспечивая работу по четырем направлениям, указанным выше. Стабильные линии трансгенных лягушек Xenopus, экспрессирующие флюоресцентные белки (ФБ) под контролем тканеспецифичных генных промоторов, являются эффективными моделями для работ по анализу активности генных промоторов, тканеспецифической экспрессии различных генных конструкций и т. п.

А. Локализация мРНК регулятора раннего развития переднего мозга, гомеобоксного гена Anf, выявленная с помощью метода гибридизации in situ в целом эмбрионе шпорцевой лягушки на стадии нейрулы. На этой стадии Anf экспрессируется в той области нервной пластинки (зачаток центральной нервной системы), которая в дальнейшем развитии формирует передний мозг.
Б-Б’. Трансгенный головастик, экспрессирующий ген красного флюоресцентного белка DsRed под контролем промотора Anf, позволяет проследить судьбу клеток, дифференцировка которых регулируется данным геном. Видно, что эти клетки, меченные белком DsRed, образуют передний мозг.
В. Одна из геномных мишеней Anf, ген Noggin2, кодирующий секретируемый ингибитор TGF-β сигнализации, будучи искусственно экспрессирован на брюшной стороне головастика шпорцевой лягушки, индуцирует образование дополнительного переднего мозга и глаза.
Г. Геномные мишени Anf — регуляторы раннего развития головного мозга ГТФазы Ras-dva — образуют отдельное семейство малых ГТФаз.
Д. Трансгенная шпорцевая лягушка, экспрессирующая ген красного флюоресцентного белка Katushka под контролем промотора мышечного актина. Благодаря длинноволновой красной флюоресценции Katushka, содержащие этот белок мышцы отчетливо видны сквозь кожу лягушки. Справа — контрольная лягушка, экспрессирующая белок DsRed, флюоресцирующий в менее длинноволновой области спектра и поэтому плохо видимый сквозь кожу.
Е. Головастик шпорцевой лягушки, экспрессирующий гены красного (DsRed) и зеленого (EGFP) флюоресцентных белков под контролем промотора мышечного актина и гена XAG2, соответственно.
| Ф.И.О. | Должность | Эл. почта | Байрамов Андрей Вячеславович, к. б. н. | н.с. | Бородулин Александр Владиславович | асп. | al.borodulin@gmail.com | Ермакова Галина Владимировна | н.с. | Ерошкин Федор Михайлович | м.н.с. | Мартынова Наталья Юрьевна, к. б. н. | н.с. | Соловьева Елена Анатольевна | инж.-иссл. | Терёшина Мария Борисовна, к. б. н. | н.с. |
|---|



