Тезисы докладов регуляция экспрессии копий рибосомной днк, содержащих инсерции ретротранспозонов



страница4/4
Дата02.06.2018
Размер0,66 Mb.
1   2   3   4

Изучение роли меланокортиновой системы в стрессовом ответе и развитии депрессивных состояний

Долотов О.В.

Лаборатория молекулярной генетики соматических клеток Отдела вирусной и клеточной молекулярной генетики (ОВКМГ)

Продуцирующийся в гипофизе и состоящий из 39 аминокислот пептид адренокортикотропный гормон (АКТГ) является ключевым участником нейроэндокринного стрессового ответа организма, и его основная роль состоит в стимуляции выброса глюкокортикоидов из коры надпочечников при активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (ГГНС). АКТГ активирует пять подтипов меланокортиновых (MC) рецепторов, но его кортикотропная активность реализуется путем активации меланокортиновых рецепторов второго подтипа (MC2), и ответственным за нее является N-концевой регион 1-16 молекулы АКТГ. Недостаточно эффективная саморегуляция активности ГГНС глюкокортикоидами по принципу отрицательной обратной связи рассматривается как одна из причин развития ряда связанных со стрессом патологий, таких как депрессия, а терапевтические эффекты применяемых антидепрессантов связаны с восстановлением ее эффективности. Для АКТГ также была показана способность негативно регулировать активность ГГНС на уровне гипоталамуса, но MC2-рецепторы отсутствуют в мозге, что указывает на осуществление этой регуляции через другие подтипы MC-рецепторов. Более короткие, чем 1-16 N-концевые фрагменты АКТГ, не обладая способностью активировать MC2-рецепторы, способны активировать другие подтипы MC-рецепторов, и это позволяет предполагать у них наличие способности нормализовать активность ГГНС. Нами были изучены эффекты АКТГ(1-13) (-меланоцитстимулирующий гормон, -МСГ), АКТГ(4-10) и его аналога Семакс в условиях непредсказуемого хронического стресса, вызывающего у животных хроническую гиперстимуляцию ГГНС и являющегося широко применяемой моделью депрессии. Системное введение крысам данных пептидов в дозе 60 нмоль/кг нормализовало вызванное стрессированием снижение массы тела, предотвращало гипертрофию надпочечников и развитие ядерного симптома депрессии - ангедонии (снижение способности испытывать удовольствие). В условиях острой активации ГГНС индуктором воспаления липополисахаридом (ЛПС) системное введение -МСГ и АКТГ(4-10) ослабляло ангедонию, но не влияло на вызванные воспалением снижение аппетита, потребление корма и массы тела и индуцированную экспрессию в мозге основных медиаторов воспаления. Одновременное введение с АКТГ(4-10) (агонист MC3- и MC5-рецепторов), соединения SHU9119 (антагониста MC3- и MC4- / агониста MC1- и MC5-рецепторов), блокировало вызванное АКТГ(4-10) снижение стимулированных ЛПС уровней кортикостерона и TNF- в крови, что указывает на вовлеченность MC3-рецепторов в эффекты пептидов. Полученные данные свидетельствуют о ранее неизвестной защитной роли АКТГ и -МСГ при стрессовом ответе и об антидепрессантноподобной активности некортикотропных N-концевых фрагментов АКТГ в стрессовой и воспалительной моделях депрессии. В то же время, механизмы реализации этих эффектов остаются неясными, и в дальнейших исследованиях планируется поиск вызываемых данными пептидами изменений в профиле экспрессии генов в мозге животных в моделях депрессии и изучение в моделях in vitro и in vivo механизмов регуляции данными пептидами активности ГГНС.

Публикации Отдела вирусной и клеточной молекулярной генетики (ОВКМГ)

(ЛРиРГ, ЛМГСК):
1. Nenasheva V. V., Novosadova E. V., Makarova I. V., O. S. Lebedeva, M. A. Grefenshtein E. L. Arsenyeva S. A. Antonov, I. A. Grivennikov, V. Z. Tarantul. The Transcriptional Changes of trim Genes Associated with Parkinson's Disease on a Model of Human Induced Pluripotent Stem Cells. Molecular neurobiology. Nov 2017. V. 54. N 9. P. 7204-7211. 2. Novosadova E.V., Manuilova E.S., Arsenyeva E.L., Tarantul V.Z., Illarioshkin S.N., Grivennikov I.A. Fibroblast-Like Cells Derived from iPS Cells of Patients with the Familial forms of Parkinson’s Disease can Serve an Effective Feeder for Derivation and Cultivation of New iPS Cells Lines. J. Stem Cell Res. Ther. 2017, 3(3): 00102. 3. Kazachenko KY, Miropolskaya NA, Gening LV, Tarantul VZ, Makarova AV. Alternative splicing at exon 2 results in the loss of the catalytic activity of mouse DNA polymerase iota in vitro. DNA Repair (Amst). 2017 Feb;50:77-82.

4.Markov DD, Yatsenko KA, Inozemtseva LS, Grivennikov IA, Myasoedov NF, Dolotov OV. Systemic N-terminal fragments of adrenocorticotropin reduce inflammation- and stress-induced anhedonia in rats. Psychoneuroendocrinology. 2017 Aug;82:173-186.

5. Новосадова Е.В., Арсеньева Е.Л., Мануилова Е.С., Хаспеков Л.Г., Бобров М.Ю., Безуглов В.В., Иллариошкин С.Н., Гривенников И.А. Исследование нейропротекторных свойств эндоканнабиноидов n-арахидоноилдофамина и N-докозагексаеноилдофамина на нейрональных предшественниках человека, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. Биохимия. 2017. Т. 82. № 11. С. 1732-1739.

6. Захарчева К.А., Генинг Л.В., Казаченко К.Ю., Тарантул В.З. Клетки, устойчивые к токсическим концентрациям ионов марганца, обладают повышенной способностью к репарации ДНК // Биохимия. 2017. Т. 82. № 1. С. 101-110.

7. Бобров М.Ю., Безуглов В.В., Хаспеков Л.Г., Иллариошкин С.Н., Новосадова Е.В., Гривенников И.А. Экспрессия каннабиноидных рецепторов 1-го типа на этапах нейрональной дифференцировки фибробластов человека. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2017. Т. 163. № 2. С. 242-245.

8. Кобылянский А.Г., Золотарёв Ю.А., Андреева Л.А., Гривенников И.А., Мясоедов Н.Ф. Исследование токсических эффектов ряда биологически активных пептидов на модели эмбриональных стволовых клеток мыши. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2017. Т. 163. № 6. С. 696-697.

9. Ставровская А.В., Новосадова Е.В., Ямщикова Н.Г., Ольшанский А.С., Гущина А.С., Коновалова Е.В., Гривенников И.А., Иллариошкин С.Н. Оценка эффектов клеточной терапии на воспроизведение условного рефлекса пассивного избегания у крыс с хинолининдуцированной моделью болезни гентингтона Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2017. Т. 11. № 2. С. 32-37.

10. Ветчинова А.С., Иллариошкин С.Н., Новосадова Е.В., Абрамычева Н.Ю., Хаспеков Л.Г., Гривенников И.А. Искусственная нуклеазная система CRISPR/CAS9 как инструмент для изучения моногенных форм болезни Паркинсона. Сибирское медицинское обозрение, 106, № 4, 53-58. (2017).

11. Ставровская А.В., Ямщикова Н.Г., Ольшанский А.С., Гущина А.С., Новосадова Е.В., Гривенников И.А., Иллариошкин С.Н. Экспериментальные подходы к нейротрансплантации на моделях экстрапирамидных заболеваний В сборнике: Болезнь Паркинсона и расстройства движений. Руководство для врачей по материалам IV Национального конгресса по болезни Паркинсона и расстройствам движений (с международным участием). Под ред. С.Н. Иллариошкина, О.С. Левина. 2017. С. 56-60.

12. Новосадова Е.В., Некрасов Е.Д., Честков И.В., Сурдина А.В., Васина Е.М., Богомазова А.Н., Мануилова Е.С., Арсеньева Е.Л., Симонова В.В., Коновалова Е.В., Федотова Е.Ю., Абрамычева Н.Ю., Хаспеков Л.Г., Гривенников И.А., Тарантул В.З., Киселев С.Л., Лагарькова М.А., Иллариошкин С.Н. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки в моделировании и исследовании механизмов патогенеза болезни Паркинсона.



В сборнике: Болезнь Паркинсона и расстройства движений. Руководство для врачей по материалам IV Национального конгресса по болезни Паркинсона и расстройствам движений (с международным участием). Под ред. С.Н. Иллариошкина, О.С. Левина. 2017. С. 25-28.
Зачем бактериям протеализинподобные протеазы?

Демидюк И.В.

Лаборатория функциональной энзимологии Отдела молекулярно-генетических основ биотехнологии и белковой инженерии (ОМГОБиБИ)

Протеализинподобные протеазы (ППП) – группа пептидаз, относящихся к семейству M4. Ферменты этой группы широко распространены у эубактерий, а также обнаружены у грибов и некоторых архей. Биологические функции ППП практически не изучены. В то же время для отдельных ферментов получены данные, которые указывают на то, что ППП вовлечены во взаимодействие бактерий с высшими организмами и патогенез. Так, по-видимому, ППП участвуют в проникновение бактерий в клетки млекопитающих, могут подавлять противобактериальную защиту насекомых, а также являются факторами, вовлеченными в разрушение бактериями тканей животных и растений.

Изучение прототипа группы – протеализина из Serratia proteamaculans – позволило нам получить новые данные о функционировании ППП. Анализ бактериальных геномов продемонстрировал, что гены ППП входят в состав оперонов. Кроме протеаз опероны кодируют небольшие консервативные белки с неизвестной функцией. В ходе исследований такого белка из S. proteamaculans было установлено, что он является эффективным ингибитором ППП и, по-видимому, имеет внутриклеточную локализацию. Так как ранее на модели протеализина было показано, что ППП синтезируются и накапливаются в клетках в виде неактивного предшественника, а активируются лишь после выхода из клетки, можно предположить, что ингибитор необходим для подавления активности ППП, которые попадают в бактериальную клетку извне.

Тандем протеаза-ингибитор напоминает пары токсин-иммунный белок, типичные для систем, участвующих в межбактериальной конкуренции, таких, например, как система секреции типа VI или система контактного ингибирования роста. Это позволяет выдвинуть гипотезу о вовлеченности ППП не только во взаимодействия бактерий с высшими организмами, но и в конкурентную борьбу бактерий. Таким образом, ППП, по-видимому, важны для выживания бактерий в различных экологических нишах.



Трансплантационные модели организменного уровня

на основе danio rerio

Сафина Д. Р.

Лаборатория белковой инженерии Отдела молекулярно-генетических основ биотехнологии и белковой инженерии (ОМГОБиБИ)
Разработка биологических моделей, позволяющих открывать новые подходы к изучению природы возникновения и прогрессии злокачественных новообразований и увеличивать эффективность поиска путей противоопухолевой терапии, остается одной из актуальных проблем современной онкологии. В этом плане в последние 10 лет все более популярной моделью в онкологических исследованиях становится пресноводная рыба Danio rerio. Это обусловлено такими особенностями данного организма, как небольшие размеры (2,5-4 см), короткий жизненный цикл, возможность получать от одной самки до нескольких сотен икринок в неделю, развитие ex utero, прозрачность эмбрионов и личинок, относительная легкость содержания и разведения, а также наличие множества мутантных и трансгенных линий.

В Лаборатории белковой инженерии ведутся работы по созданию трансплантационной опухолевой модели на основе Danio rerio, предназначенной для исследования молекулярных и клеточных механизмов, вовлеченных в контроль взаимодействия опухоли с окружающей тканью. С этой целью:

- собраны и поддерживаются лабораторные популяции Danio rerio, в том числе оптически транспарентных линий, необходимых для проведения работ;

- отработана технология трансплантации опухолевых клеток человека в развивающийся эмбрион Danio rerio. В качестве трансплантатов используются перевиваемые клетки линии HEK293 (эмбриональные клетки почки человека), трансфицированные ДНК-конструкцией, содержащей ген красного флуоресцентного белка, а также модифицированные раковые клетки линии А431 (эпидермоидная карцинома кожи человека), геном которых содержит ген люциферазы светлячка Photinus pirales. Использованные маркеры позволяют анализировать персистенцию трансплантированных опухолевых клеток в ходе развития эмбриона;

- начаты эксперименты по индукции опухолей на основе флуоресцентно меченых сублиний клональной линии CG2 Danio rerio. Этот подход направлен на конструирование маркированных опухолей рыб для аллогенной трансплантации в пределах клональной линии.

Разрабатываемая модель позволит анализировать ряд ключевых элементов злокачественного роста, таких как метастазирование, инвазия или ангиогенез, на организменном уровне с применением техники аллогенной и ксеногенной трансплантации в сочетании с использованием оптически транспарентных линий Danio rerio.



Противоопухолевая эффективность комбинации суицидальной и иммунной генной терапии
Алексеенко И.В.

Сектор генной онкотерапии Отдела молекулярно-генетических основ биотехнологии и белковой инженерии (ОМГОБиБИ)
Суицидальная генная терапия (СГТ) основана на доставке в опухолевые клетки суицидальных генов, ответственных за in situ превращение пролекарства в токсин. СГТ потенциально универсальна и низкотоксична, поскольку токсин образуется непосредственно в раковых клетках и специфически ингибирует репликацию ДНК. Однако СГТ имеет недостатки, связанные в том числе с трудностями в доставке терапевтической ДНК в раковые клетки. Одним из способов повышения эффективности СГТ является комбинирование суицидальных генов с генами системы регуляции иммунного ответа, наиболее перспективными из которых являются гены цитокинов, в частности GM-CSF и гены лигандов иммунных контрольных

точек (ИКТ). Ранее мы продемонстрировали, что введение в опухоль комбинации суицидального гена HSVtk и гена цитокина GM-CSF обеспечивает более высокий уровень подавления роста опухоли и метастазирования, чем введение конструкций, содержащих одиночные гены. В настоящем исследовании мы впервые показали, что добавлении к комбинации HSVtk-GM-CSF гена OX40L обеспечивает синергизм действия, что выражается в значимом повышении противоопухолевой эффективности как в отношении метастазирующих, так и неметастазирующих опухолей. Оценку эффективности совместной экспрессии генов HSVtk, GM-CSF и OX40L проводили по степени торможения опухоли (Т/С): синергизм действия, если T/С[TKmGM+OX40L] < T/С[TKmGM] * T/С[OX40L], где T/С[TKmGM+OX40L] эффект совместной экспрессии трех генов, T/С[TKmGM] – эффект экспрессии генов HSVtk и mGM-CSF и T/С[OX40L] – эффект экспрессии гена OX40L в опухоли. В ходе эксперимента был выявлен синергизм действия HSVtk, GM-CSF и OX40L, о чем свидетельствуют значения показателя Степень торможения опухоли в группе мышей с привитой карциномой С26, получивших экспрессионные конструкции, несущие три гена HSVtk, GM-CSF и OX40L составила 0,165, для мышей с привитой S37 - 0,108, которые меньше произведения эффектов применения конструкций, несущих гены HSVtk и GM-CSF или OX40L (для С26: T/С[TKmGM]* T/С[OX40L] =0,42*0,64=0.27, для S37:T/С[TKmGM]* T/С[OX40L] =0,46*0,72=0.33). Такой вариант воздействия на опухоль посредством комбинации суицидальных генов и генов регуляции иммунного ответа открывает новые перспективы лечения злокачественных новообразований различных локализаций, как в качестве самостоятельного метода, так и в качестве дополнения к существующей стандартной терапии.



Публикации Отдела молекулярно-генетических основ биотехнологии и белковой инженерии (ОМГОБиБИ) (ЛФЭ, ЛБИ, СГО):

1.Демидюк И.В., Чухонцева К.Н., Костров С.В. Глутамилэндопептидазы: загадка субстратной специфичности. Acta Naturae. 2017. Т. 9. № 2 (33). С. 18-34.

2. Шубин А.В., Лесовая Е.А., Кирсанов К.И., Антошина Е.Е., Труханова Л.С., Горькова Т.Г., Белицкий Г.А., Якубовская М.Г., Демидюк И.В. Реэкзаменация модели плоскоклеточного рака пищевода крыс, индуцированного предшественниками этилового эфира N-нитрозосаркозина. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2017. Т. 164. № 11. С. 633-642.

3. Dvortsov IA, Lunina NA, Chekanovskaya LA, Gromov AV, Schwarz WH, Zverlov VV, Velikodvorskaya GA, Demidyuk IV, Kostrov SV. Сarbohydrate binding module CBM28 of endoglucanase Cel5D from Caldicellulosiruptor bescii recognizes crystalline cellulose. Int J Biol Macromol. 2017 Sep 6. pii: S0141-8130(17)30821-8. doi:10.1016/j.ijbiomac.2017.08.165.

4. Komissarov A, Demidyuk I, Safina D, Roschina M, Shubin A, Lunina N, Karaseva M, Kostrov S. Cytotoxic effect of co-expression of human hepatitis A virus 3C protease and bifunctional suicide protein FCU1 genes in a bicistronic vector. Mol Biol Rep. 2017 Aug;44(4):323-332.

5. Heinze S, Mechelke M, Kornberger P, Liebl W, Schwarz WH, Zverlov VV. Identification of endoxylanase XynE from Clostridium thermocellum as the first xylanase of glycoside hydrolase family GH141. Sci Rep. 2017 Sep 11;7(1):11178.

6. Mechelke M, Koeck DE, Broeker J, Roessler B, Krabichler F, Schwarz WH, Zverlov VV, Liebl W. Characterization of the arabinoxylan-degrading machinery of the thermophilic bacterium Herbinix hemicellulosilytica-Six new xylanases, three arabinofuranosidases and one xylosidase. J Biotechnol. 2017 Sep 10;257:122-130.

7. Berezina OV, Herlet J, Rykov SV, Kornberger P, Zavyalov A, Kozlov D, Sakhibgaraeva L, Krestyanova I, Schwarz WH, Zverlov VV, Liebl W, Yarotsky SV. Thermostable multifunctional GH74 xyloglucanase from Myceliophthora thermophila: high-level expression in Pichia pastoris and characterization of the recombinant protein. Appl Microbiol Biotechnol. 2017 Jul;101(14):5653-5666.

8. Herlet J, Kornberger P, Roessler B, Glanz J, Schwarz WH, Liebl W, Zverlov VV. A new method to evaluate temperature vs. pH activity profiles for biotechnological relevant enzymes. Biotechnology for Biofuels. 2017 Oct 11;10:234. doi: 10.1186/s13068-017-0923-9. eCollection 2017.

9. Mechelke M, Herlet J, Benz JP, Schwarz WH, Zverlov VV, Liebl W, Kornberger P. HPAEC-PAD for oligosaccharide analysis-novel insights into analyte sensitivity and response stability. Anal Bioanal Chem. 2017 Dec;409(30):7169-7181.

10. Leis, B; Held, C; Bergkemper, F; Dennemarck, K; Steinbauer, R; Reiter, A ; Mechelke, M; Moerch, M; Graubner, S; Liebl, W; Schwarz, WH; Zverlov, VV. Comparative characterization of all cellulosomal cellulases from Clostridium thermocellum reveals high diversity in endoglucanase product formation essential for complex activity. Biotechnology for Biofuels.  Oct 23, 2017. V.10. N 240.

11. Maus I, Bremges A, Stolze Y, Hahnke S, Cibis KG, Koeck DE, Kim YS, Kreubel J, Hassa J, Wibberg D, Weimann A, Off S, Stantscheff R, Zverlov VV, Schwarz WH,

König H, Liebl W, Scherer P, McHardy AC, Sczyrba A, Klocke M, Pühler A, Schlüter A. Genomics and prevalence of bacterial and archaeal isolates from biogas-producing microbiomes. Biotechnol Biofuels. 2017 Nov 13;10:264.



Роль специализированных ДНК-полимераз человека в защите клеток от повреждений ДНК и мутагенезе

Макарова А.В.

Группа «Специализированные ДНК-полимеразы» (ГСДП)


ДНК постоянно подвергается повреждениям, возникающим под действием разнообразных физических и химических факторов. Повреждения нарушают работу высокоточных ДНК-полимераз (ДНКП) и блокируют репликацию, что приводит к остановке клеточного цикла, хромосомной нестабильности и гибели клеток. Повреждения удаляются из геномной ДНК несколькими системами репарации с помощью ферментов ДНК-гликозилаз, экзо- и эндонуклеаз, специализированных ДНКП, ДНК-лигаз и др. Вторым уровнем защиты клеток от повреждений, которые не были удалены до очередного раунда репликации, являются механизмы, обеспечивающие толерантность клеток к повреждениям ДНК. Ключевую роль в этих механизмах играет целый ряд специализированных ДНК-полимераз, которые эффективно включают нуклеотиды напротив повреждений ДНК, но демонстрируют низкую точность синтеза на неповрежденной ДНК. Активность специализированных ДНК-полимераз является одним из основных механизмов мутагенеза в клетках эукариот.

Нарушение функций специализированных ДНКП у человека является фактором риска развития онкологических заболеваний. Специализированные ДНКП играют также важную роль в развитии устойчивости опухолей к химиотерапии и лучевой терапии. Действие ионизирующего излучения и многих препаратов химиотерапии направлено на повреждение ДНК и ингибирование репликации и деления опухолевых клеток. Поэтому, как в механизмах нарушения генетической стабильности и канцерогенеза, так и в механизмах развития резистентности опухолевых клеток к препаратам химиотерапии и лучевой терапии, важную роль играет эффективность систем защиты клеток от повреждений ДНК с участием специализированных ДНКП.

В докладе будут рассмотрены последние мировые достижения в области исследований механизмов работы специализированных ДНКП, в том числе исследования, которые потенциально могут найти применение в диагностике или терапии онкологических заболеваний. В докладе также будут представлены начатые в 2017 году ГСДП исследования полиморфизмов и мутаций специализированных ДНК-полимераз человека и получение аптамеров-ингибиторов ДНКП эта (Polƞ) человека.
Публикации Группы «Специализированные ДНК-полимеразы» (ГСДП):
1.Kazachenko KY, Miropolskaya NA, Gening LV, Tarantul VZ, Makarova AV. Alternative splicing at exon 2 results in the loss of the catalytic activity of mouse DNA polymerase iota in vitro. DNA Repair (Amst). 2017 Feb;50:77-82.

2. Boldinova EO, Wanrooij PH, Shilkin ES, Wanrooij S, Makarova AV. DNA Damage Tolerance by Eukaryotic DNA Polymerase and Primase PrimPol. Int J Mol Sci 2017 Jul 21;18(7). pii: E1584.

3. Miropolskaya N, Petushkov I, Kulbachinskiy A, Makarova AV. Identification of amino acid residues involved in the dRP-lyase activity of human Pol ι. Sci Rep. 2017 Aug 31;7(1):10194.

4. Boldinova EO, Stojkovič G, Khairullin R, Wanrooij S, Makarova AV. Optimization of the expression, purification and polymerase activity reaction conditions of recombinant human PrimPol. PLoS One. 2017 Sep 13;12(9):e0184489.



5. Игнатов A.B., Бондаренко К.А., Макарова A.B Необъемные повреждения ДНК у человека: пути образования, репарации и репликации. 2017. Т. 9. № 3 (33). С. 13-28.

Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница