МОЛЕКУЛЯРНАЯ И КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ

10. МОЛЕКУЛЯРНАЯ И КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ

10.1. Регуляция экспрессии геномов и геномов на уровне транскрипции (функциональная геномика)

Открыт новый механизм активации работы генов через образование супер-комплексов, состоящих из функциональных мультибелковых комплексов. Ранее открытый в лаборатории белок высших организмов SAYP объединяет мультибелковый комплекс TFIID, отвечающий за инициацию синтеза РНК, и мультибелковый комплекс Brahma, ре-моделирующий хроматин, в единый супер-комплекс BTFly. В результате происходит освобождение промотора от блокирующих его белков (ремоделирование хроматина) и одновременное с этим связывание инициирующего комплекса с промотором, что запускает синтез РНК на матрице ДНК. От супер-комплекса BTFly зависит работа большого числа генов. (ИБГ РАН, ИМБ РАН)

Выявлены новые свойства регуляторных элементов генома: энхансеров и инсуляторов. Разработан метод экспериментальной селекции, идентификации и картирования энхансерных последовательностей, находящихся в протяженных областях генома, позволяющий одновременное клонировать множество энхансеров. Селекция основана на способности энхансеров активировать минимальные промоторы, помещенные в специальный вектор перед селективным геном. Выделено 15 новых энхансеров, которые располагаются в 5’-областях генов, либо в их интронах. (ИБХ РАН)

Предложен новый механизм действия энхансеров: они передают активирующий сигнал промоторам с помощью свободного продвижения РНК полимеразы II к промоторам. Обнаружено, что энхансеры дрозофилы и человека индуцируют синтез не кодирующих РНК в обе стороны по направлению к вокруг расположенным промоторам. Инсуляторы ингибируют этот синтез РНК в межгенных районах, прерывая РНК-сигналы, идущие от энхансеров. (ИМБ РАН)

Показано, что инсуляторы, связывающие белки Su(Hw), Zw5 и CTCF, способны функционально взаимодействовать в парах со своей копией, причем структура хроматиновой петли зависит от взаимной ориентации инсуляторов. Искусственные сайты связывания белков Su(Hw), Zw5 и CTCF тоже взаимодействуют только в гомологичных парах, что указывает на высокую специфичность взаимодействия между инсуляторными белками.

Впервые в геноме однополых (партеногенетических) рептилий выявлен супернестабильный микросателлитный локус (Du281) с частотой мутаций ≈10^-1 событий на зародышевую ткань. Показано, что в большинстве случаев de novo мутации происходят на ранней стадии эмбриогенеза, связаны с делециями и инсерциями мономера в микросателлитном кластере, могут возникать в одном или обоих аллелях потомка. Это ставит под вопрос реальность точного клонирования животных. (ИБГ РАН)

10.2. Синтез белка и регуляция экспрессии генов на уровне информационных РНК

Определена пространственная структура интактного гетеротримерного фактора инициации трансляции 2 из архей (aIF2). Выявлена чрезвычайно высокая подвижность в структурах - и -субъединиц aIF2, которая связана с его способностью взаимодействовать с несколькими лигандами: ГДФ, ГТФ, мРНК, инициаторной тРНК и рибосомой. Эти данные вносят существенный вклад в понимание механизма функционирования рассматриваемого фактора.

Установлена широкая полифункциональность белка YB-1. Показано, что белок YB-1 in vitro взаимодействует с тубулином, стимулирует сборку тубулина в микротрубочки и способствует ассоциации мРНК с тубулиновым цитоскелетом. Ранее показано, что ДНК- и РНК-связывающий белок YB-1 участвует во многих ДНК- и мРНК-зависимых процессах и регулирует экспрессию генов на разных уровнях. Помимо этого, YB-1 способен взаимодействовать с рядом внутри-клеточных белков и влиять на их биологическую активность.

Открыт новый, ранее не описанный для эукариотических систем, механизм инициации трансляции мРНК. Оказалось, что инициация трансляции мРНК с некэпированной лидерной поли(А), расположенной на 5' конце, что характерно для мРНК осповирусов происходит эффективно в отсутствие двух важнейших факторов инициации – eIF3 и eIF4F. Наличие поли(А)-лидера приводит к иному механизму инициации: 40S рибосомная субъединица связывается с внутренним участком последовательности лидера и начинает ненаправленное, диффузионное, АТФ-независимое движение вдоль нее («бесфазное блуждание»), заканчиваю-щееся узнаванием AUG кодона и формированием инициаторного комплекса. (ИБ РАН)

10.3. Протеомика, выяснение структуры и функции особоважных белков

Открыт новый тип пептидов семян растений, участвующих в защите растений от патогенов. Из экстрактов семян пшеницы и других растений выделены антимикробные пептиды, названные 4-Cys пептиды. Общим для этих пептидов является мотив: Xn-Cys-X3-Cys-Xn-Cys-X3-Cys-Xn, где Х – любая аминокислота. Они эффективно ингибируют рост фитопатогенов в микромолярных концентра-циях. Это важны как для понимания молекулярных механизмов иммунной системы растений, так и для повышения устойчивости сельскохозяйственных растений. (ИБХ РАН)

Установлена роль белков с внутренней неупорядоченностью в разнообразных биологических процессах в норме и патологии. Обнаружено, что нативно несвернутые участки белков обладают структурной пластичностью, позволяющей белку-носителю связываться с широким спектром партнеров, причем один и тот же нативно несвернутый участок может приобретать разные конформации при образовании комплексов с разными партнерами. Показано, что нативно несвернутые белки широко представлены в различных заболеваниях человека, например, связанных с развитием амилоидных фибрилл. (ИБП РАН)

Расшифрована пространственная структура ТМ доменов рецепторной протеин киназы EphA1 в мембрано-подобных средах. С помощью методов гетероядерной спектроскопии ЯМР, белковой инженерии, оптической спектроскопии и молеку-лярного моделирования установлены структура и внутримолекулярная динамика ТМ гомодимера. Для исследуемого белка предложена связь структурно-динами-ческих свойств с биологической функцией в организме человека. (ИБХ РАН)

10.4. Клеточная биология, включая стволовые клетки

Открыт первый поверхностный маркер сперматогониальных стволовых клетках (CCK) мыши. Основу сперматогенеза составляют ССК, присутствующие в небольшом количестве в тестисе взрослого индивидуума. Показано, что белок межклеточной адгезии E-кадхерин является высоко специфичным поверхностным маркером ССК, подтвердив это заключение методом трансплантации обогащенных по E-кадхерину ССК. Открытие пока еще единственного поверхностного маркера ССК актуально в свете недавних данных о спонтанном превращения этих клеток семенников в плюрипотентные (ЭС-подобные) клетки в культуре и использовании этого подхода в ткане-заместительной терапии человека. (ИНЦ РАН)

Установлено, что низкомолекулярные шапероны, в частности пролин, играют ключевую роль в выживании растений в условиях стресса. При интенсивном засолении, действии тяжелых металлов и УФ-Б облучении происходит интенсивная аккумуляция пролина как низкомолекулярного шаперона за счет усиления интенсивности транскрипции генов синтеза и торможения «работы» генов его деградации, что ведет к проявление стресс-протекторного, осморегуляторного и антиоксидантного эффектов пролина и приводит к повышению выживаемости растений. Это важно для разработки современной технологии создания стресс-толерантных растений методами генетической инженерии. (ИФР РАН)

Установлено, что два известных гена человека регулируются антисмысловыми транскриптами, образующимися с промоторов эндогенных ретровирусов, специфичных для ДНК человека. Анти-смысловые транскрипты были обнаружены только в тканях человека, но не у шимпанзе. Изменение регуляции этих двух генов, один из которых регулирует формирование эмбрионального мозга у крыс, в результате включения в геном новых ретровирусов могло иметь важное эволюционное значение в ходе видообразования человека. (ИБХ РАН)

10.5. Генно-инженерные подходы к лечению социально-важных болезней

Разработана полная диагностическая процедура для обнаружения одиночных молекул РНК, являющихся маркерами распространенных видов рака. Благодаря использованию цифрового метода наноколоний для регистрации отдельных молекул, намного превзойден современный уровень эффективности, точности и надежности определения РНК-онкомаркеров. Разработанная диагностическая процедура обеспечивает абсолютную чувствительность детекции 2 молекул маркерной РНК в анализируемом образце. Процедура может быть потенциально использована для диагностики распространенных видов злокачественных заболеваний, включая рак молочной железы, легкого, печени, поджелудочной железы, толстой и прямой кишки. Показано, что существуют РНК-онкомаркеры, отсутствующие в здоровых клетках крови. Это открывает реальную перспективу создания эффективного метода ранней диагностики рака, пригодного для массового обследования населения. (ИБ РАН)

Разработан новый прототип противоопухолевого средства – малая молекула RETRA, придающая противораковые свойства белку р73, вытесняя его из комплекса с мутантным опухолевым супрессором р53. Половина раковых опухолей человека экспрессирует мутантные формы опухолевого супрессора р53, которые не выполняют противоопухолевую функцию и усиливают злокачественность, связываясь и инактивируя белок р73. Проведен поиск соединений, способных восстановить функцию р53 и убивать опухолевые клетки. Из 42 тыс. малых молекул отобрано 6 соединений, способных активировать р53 в тест-системе. Наиболее активное соединение, RETRA, разрушает неактивный комплекс мутантного р53 с р73. В результате активность р73 восстанавливается и происходит индукция клеточной смерти. RETRA представляет собой перспектив-ный прототип нового класса препаратов, потенциально действующих на значительную часть опухолей человека. (ИМБ РАН)

Обнаружены новые, ранее не известные формы покоящихся микобактерий. Так были найдены условия культивирования Mycobacterium smegmatis, при которых образуются ранее не описанные формы бактерий, резистентные к стрессовым воздействиям и способные к длительному переживанию. Они близки к особым клеткам возбудителя туберкулеза, обнаруженным в органах человека, которые представляют собой покоящиеся формы, ответственные за персистенцию туберкулезной инфекции. Данную модель можно использовать для изучения механизмов латентной формы туберкулеза, а также для тестирования новых препаратов для лечения этой формы туберкулеза. (ИНБИ РАН)

жүктеу/скачать 2.65 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: