ПРОБЛЕМЫ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЭУКАРИОТИЧЕСКОГО ГЕНОМА
Руководитель группы – профессор, д.б.н. Ким Александр Иннокентьевич
Состав группы: доцент, д.б.н. Нефедова Лилия Николаевна, доцент, к.б.н. Романова Наталия Ивановна, ассистент, к.б.н. Кузьмин Илья Владимирович, научный сотрудник, к.б.н. Лавренов Антон Русланович, аспирант Енева Натела Галактионовна, аспирант Кукушкина Инна Владимирова, аспирант Махновский Павел Александрович, студентка Хусниярова Карина, студентка Балакирева Евгения.
Основные направления научной работы
Работа группы направлена на исследование проблемы генетической нестабильности эукариотического генома. Группа специализируется в области генетики мобильных элементов и эндогенных ретровирусов. Другим направлением работы является исследование генетических процессов, обуславливающих развитие опухолей у человека. Также исследуются генетические основы редких эндокринных заболеваний человека.
1. Генетика мобильных элементов и эндогенных ретровирусов
Основными направлениями являются исследования генетического контроля транспозиции мобильного элемента и ретровируса gypsy и родственных ему элементов; структуры и функции отдельных районов мобильного элемента gypsy; эволюции мобильных элементов группы gypsy; процессов молекулярной доместикации последовательностей ретровирусов и мобильных элементов. В исследованиях используется уникальная система длительной генетической нестабильности у D. melanogaster. Она состоит из двух линий – нестабильной, содержащей множественные амплифицированные копии функционального элемента-ретровируса gypsy, и стабильной, не содержащей активных копий gypsy.
За последние годы в группе проведены исследования по изучению молекулярно-генетических механизмов функционирования гена flamenco дрозофилы, осуществляющего генетический контроль перемещений gypsy у D. melanogaster. Исследована экспрессия локуса flamenco. Проведены исследования функции интегразы gypsy – ключевого фермента, участвующего в транспозиции. Получена функционально активная интеграза, которая осуществляет вырезание длинного концевого повтора gypsy из состава плазмидной конструкции в модельной системе в клетках E. coli. Разработана новая классификация ретроэлементов на основе филогенетического анализа ретротранспозонов дрозофилы и других членистоногих, чьи геномы секвенированы.
Исследованы доместицированные гены ретровирусов gag и env в геноме D. melanogaster. Проведен эволюционный анализ последовательностей доместицированных генов gag и env в геномах разных видов дрозофилы. Показана трансмембранная локализация продуктов исследуемых генов у D. melanogaster. Исследуется роль доместицированных генов ретровирусов в иммунном ответе на стрессовые воздействия (бактериальная и вирусная инфекция, холодовой и тепловой шок, голодание, окислительный стресс).
2. Генетика редких эндокринных заболеваний человека
В настоящее время исследования посвящены генетике гипогонадотропного гипогонадизма, состояния, характеризующееся задержкой/отсутствием полового созревания вследствие патологии гипоталамо-гипофизарно-гонадотропной системы. В последние годы стали известны мутации в некоторых генах, ассоциированные с синдромом. Однако роль большинства из них плохо изучена. Работа посвящена исследованию функционирования и взаимодействия генов, определяющих правильное развитие и функционирование гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы. Параллельно ведется поиск новых генов-кандидатов.
Работа ведется совместно с факультетом фундаментальной медицины МГУ имени М.В.Ломоносова и Московским Областным Клиническим НИИ им. М.Ф. Владимирского (Моники).
3. Исследование роли эндогенных ретровирусов и других мобильных элементов в процессе метастазирования, обусловленного экзосомами
Предполагается, что одним из факторов развития злокачественных опухолей и метастазирования являются внеклеточные везикулы – экзосомы, образующиеся внутри раковых клеток, секретирующихся в межклеточную жидкость, и затем в кровь. По крайней мере, для модельного объекта - плодовой мушки дорозофилы – показано, что ее ретровирусы распространяются через экзосомы. В настоящее время функции экзосом у человека изучены недостаточно, но не исключено, что именно с их помощью активированные отсутствием генетического контроля ретроэлементы распространяются по организму, вызывая общую генетическую дестабилизацию.
В настоящее время проводится исследование профиля экспрессии эндогенных ретровирусов в экзосомах, выделенных из крови пациентов, страдающих различными формами рака. Целью данной работы является разработка диагностической системы онкологических заболеваний, основанной на анализе профиля экспрессии эндогенных ретровирусов в экзосомах.
Работа ведется совместно с Университетской клиникой Фрайбурга (Universitätsklinikum Freiburg), Германия.
Методы
Группа располагает широким арсеналом современных методов научного исследования. В экспериментальной работе применяются генетический анализ, генно-инженерные методы, обратная транскрипция и ПЦР-анализ в реальном времени, гибридизация нуклеиновых кислот (саузерн, нозерн), методы экспрессии генов на уровне транскрипции и трансляции, выделение, фракционирование и гибридизация белков (вестерн), иммуноферментный анализ, методы трансформации с получением трансгенных линий дрозофилы путем электропорации и микроинъекций эмбрионов. Помимо этого ведется биоинформатический анализ.
Публикации и финансовая поддержка
В общей сложности в группе защищено 10 диссертаций на соискание степени кандидата биологических наук. Научные
исследования имеют поддержку грантами РФФИ. Результаты исследований опубликованы в российских и зарубежных журналах (