О Центре Администрация Ученый совет Структура Достижения Аспирантура Контакты Карта сайта

 

ЛАБОРАТОРИЯ ГЕНОМИКИ и ЭПИГЕНОМИКИ ПОЗВОНОЧНЫХ

Основные направления деятельности и достижения лаборатории
Основные публикации

РУКОВОДИТЕЛЬ ЛАБОРАТОРИИ:

ПРОХОРЧУК ЕГОР БОРИСОВИЧ
Кандидат биологических наук (1996 г.)
Премия Европейской Академии Наук Academia Europea (1999г.)

 

Александр Мазур 

признан победителем 

Международного Конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий 

по секции НАНОБИОТЕХНОЛОГИИ 

и

награжден 

дипломом лауреата 

МЕЖДУНАРОДНОГО ФОРУМА по НАНОТЕХНОЛОГИЯМ

3-5.12. 2008, Москва

Состав лаборатории:

ФИО   ФИО
  Должность, ученая степень   Должность, ученая степень

Мазур А.М., 

нс, кф-мн

   Прохорчук А.В. 

снс, кбн

 


Савицкая Е.Е. 

нс, кбн

Женило С.В. 

мнс, кф-мн

 


Пехов В.М. 

мнс

Жигалова Н.А 

Аспирант


Чеканов Н.Н.

Аспирант

 

Роль метилирования ДНК в контроле генома позвоночных
Для развития организма достаточно одной клетки с единичной (конечно же, диплоидной) копией ДНК, которая при делении точно воспроизводится от клетки к клетке. Это относится практически ко всем живым многоклеточным существам. У человека все его клетки содержат идентичную ДНК. Клетки крови, печени, мозга, стволовые клетки - все они одинаковы по ДНК. Чем же определяется многообразие имеющихся у человека высокоспециализированных клеток и тканей? Это достигается за счет включения или выключения генов, ответственных за специализацию клетки. Именно механизмы контроля работы, или как принято говорить, экспрессии генов являются основной темой исследований нашей группы. Одним из таких механизмов является метилирование генов - ковалентное присоединение метильной группы в 5 положении пиримидинового кольца цитозина. ДНК, содержащая метилированные цитозины, является транскрипционно неактивной, и гены, располагающиеся вблизи метилированных районов, молчат. 

Основные направления деятельности и достижения 

Мы изучаем роль метилирования ДНК и механизм его негативного воздействия на работу генов в процессе жизнедеятельности позвоночных организмов (на моделях лягушки, мыши и клеточных линий человека).
Лаборатория работает в Центре «Биоинженерия» с 2005.

Метилирование ДНК у позвоночных приобретает смысловую нагрузку в виде подавления транскрипции близлежащих генов двумя основными способами: (А) за счет прямого воздействия на ДНК, в составе которой метилированный цитозин ингибирует связывание транскрипционного фактора со своим участком, и (Б) за счет специфического связывания с метилированным районом специализированных метил-ДНК узнающих белков, которые, в свою очередь, привлекают сложные механизмы подавления транскрипции путем модификации близлежащих гистонов. 

Нами был охарактеризован белок Каизо (Prokhortchouk et al, GenesDev 2001). Каизо, с одной стороны, связывается с катенином р120, а с другой - способен подавлять транскрипционную активность метилированных генов. Каизо имеет доменную структуру и состоит из N-концевого BTB/POZ домена и C-концевых цинковых пальцев типа C2H2. Цинковые пальцы специфично связывают 5-метил цитозин содержащую ДНК. 

Нокаут гена Каизо приводит к частичной резистентности животных к раку кишечника. Кривая выживаемости животных с нокаутом гена Каизо (красная линия) в модели спонтанного рака кишечника APC(Min). Черной линией показана кривая выживаемости контрольных животных

Проведен генетический нокаут гена Каизо (совместно с Эдинбургским Университетом) у мышей. Показано, что животные без Каизо (Каизо-КО) развиваются нормально и не имеют выраженных патологий (Prokhortchouk et al, MCB 2006). При переведении Каизо-КО животных на генетический фон с высоким процентом спонтанных опухолей кишечника происходит увеличение срока жизни животных, уменьшается средний размер полипов в кишечнике. Таким образом, установлено, что без Каизо происходит замедление роста опухолей кишечника в APC(Min) моделях (Prokhortchouk et al, MCB 2006)
Напротив, при выключении гена Каизо в зиготах лягушки происходит апоптотическая смерть клеток эмбрионов на стадии нейрулы. В отличие от мыши, ген Каизо является необходимым для жизнедеятельности земноводных. Эти данные были подтверждены и на рыбах Danio Rerio (Ruzov et al, Development 2004; Ruzov et al, Submitted 2008). Получены линии клеток с множественными генетическими нокаутами генов MBD2, MeCP2 и Каизо. Показано, что белки MBD2, MeCP2 и Каизо оказывают синергетическое действие (репрессируют) метилированный промотор гена Xist (Barr et al. MCB 2007). Показано, что мутации в гене Каизо не являются ключевыми в инициировании синдрома Ретта (нейродегенративное заболевание у девочек) (DellaRagione et al, Gene 2006), хотя другой метил ДНК связывающий белок MeCP2 напрямую вовлечен в эту патологию.

В геноме позвоночных найдены и охарактеризованы два гена, кодирующих белки ZBTB4 и ZBTB38, которые по своей аминокислотной последовательности и расположению консервативных доменов являются родственниками Каизо. Показано, что эти два белка являются метил ДНК зависимыми транскрипционными репрессорами (Fillion&Zhenilo et al, MCB 2006). 

Каизо подобный белок ZBTB4 расположен в метилированных участках гетерохроматина. Клетки без метилирования - мышиные эмбриональные фибробласты с генетической делецией генов dnmt1-/- и p53-/-. Клетки с нормальным уровнем метилирования - мышиные эмбриональные фибробласты p53-/-. В случае dnmt1-/- p53-/- клеток видно отсутствие корреляции между локализацией ZBTB4 в гетерохроматине (DAPI), в то время, как в p53-/- клетках видна полная ко-локализация ZBTB4 и гетерохроматина

Основные публикации:

1. Barr H., Hermann A., Berger J., Tsai H.H., Adie K., Prokhortchouk A., Hendrich B., Bird A., Mbd2 contributes to DNA methylation-directed repression of the Xist gene. Mol Cell Biol. 2007:3750-7. 
2.Prokhortchouk A., Sansom O., Selfridge J., Caballero I., Salozhin S., Aithozhina D., Cerchietti L., Meng F-G., Augenlicht L., Mariadason J., Hendrich B., Melnick A., Prokhortchouk E., Clarke A., Adrian Bird, Kaiso-Deficient Mice Show Resistance to Intestinal Cancer. Mol Cel Biol. 2006; v.26б:199-208.
3. Filion G., Zhenilo S., Salozhin S., Yamada D., Prokhortchouk E., Defossez P-A., A Family of Human Zinc Finger Proteins That Bind Methylated DNA and Repress Transcription. Mol Cel Biol. 2006; v. 26б: 169-81.
4. Ruzov A., Dunican D., Prokhortchouk A., Pennings S., Stancheva I., Prokhortchouk E., Meehan R., Kaiso is a genome wide repressor of transcription that is essential for amphibian development. Development. 2004; v.131:6185-94.
5. Prokhortchouk E., Hendrich B., Methyl-CpG binding proteins and cancer: Are MeCpG’s more important than MBD’s? Oncogene. 2002; v.21:5394-9.
6. Smirnov A.S., Ruzov A.S., Budanov A.V., Prokhortchouk A.V., Ivanov A.V., Prokhortchouk E.B., High constitutive level of NFkB is crucial for viability of adenocarcinoma cells. Cell Death Diff. 2001; v.8: 621-630.
7. Prokhortchouk A.V., Hendrich B., Jorgenson H., Ruzov A.S., Wilm M., Georgiev G.P., Bird A., Prokhortchouk E .B., The P120 catenin partner KAISO is methylation dependent transcriptional repressor. Genes&Dev. 2001; v.15: 1613-8.

На главную
 
О центре | Администрация | Ученый совет | Структура | Достижения | Аспирантура | Контакты | Карта сайта

Designed by Dioskury