КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 20-14-00201

НазваниеИзучение молекулярных механизмов дальних взаимодействий в геноме Drosophila

РуководительШидловский Юлий Валерьевич, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии гена Российской академии наук, г Москва

Годы выполнения при поддержке РНФ 2020 - 2022 

КонкурсКонкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-208 - Молекулярная биология

Ключевые словаСтруктура хроматина, границы хроматина, инсуляторы, even-skipped, p53, рак, ТАД, энхансер, регуляция гена

Код ГРНТИ34.15.23


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Ключевую роль в формировании структуры хромосом играют специальные архитектурные элементы – инсуляторы, или пограничные элементы. Эти элементы формируют топологические домены путем парных взаимодействий, причем этот механизм является высококонсервативным в эволюции. Первоначально инсуляторы были найдены у дрозофилы. Большая часть свойств этих элементов была выяснена именно на этом модельном объекте. Однако, по-прежнему, еще многие функциональные свойства этих элементов требуют дальнейших исследований. Экспериментальные платформы, которые мы предлагаем использовать в этом проекте, позволят нам решить ряд важных вопросов. Мы планируем использовать две экспериментальные платформы для выяснения того, как границы спариваются друг с другом и каким образом это спаривание влияет на регуляцию активности генов. Первая экспериментальная платформа – две границы локуса eve, homie и nhomie. Нами были получены важные предварительные результаты: найдены минимальные области, формирующие дальние взаимодействия, и в ядерном экстракте были детектированы нескольких факторов, играющих важную роль в функционировании этих инсуляторов. Мы планируем идентифицировать указанные факторы и охарактеризовать их. Полученные данные позволят нам выяснить молекулярные основы специфичности спаривания инсуляторов. Вторая платформа для изучения дальних взаимодействий – р53-зависимый энхансер (р53RE) и его гены-мишени. р53RE локализуется рядом с локусом reaper и активирует ряд генов (hid, grim and skl) в этом локусе. Помимо этих генов, p53RE контролирует экспрессию гена Xrp1, находящегося на расстоянии несколько млн.п.н. р53RE содержит элементы для формирования таких дальних взаимодействий. Эксперименты по хроматин-иммунопреципитации показывают, что, предположительно, в составе р53RE находятся несколько пограничных элементов. Мы идентифицируем их и выясним механизм их действия с помощью генетических и биохимических методов.

Ожидаемые результаты
Изучение укладки хроматина в ядре является одной из наиболее актуальных тем современной молекулярной биологии. Большое число исследований указывает на важную роль высших уровней упаковки хромосом у млекопитающих как в регуляции активности генов, так и в других генетических процессах – например, в созревании генов иммуноглобулинов [1], в инактивации Х-хромосомы [2] и т.д. Помимо роли в нормальном развитии организма, нарушения в укладке хромосом могут вести к развитию различных патологий – например, острой миелоидной лейкемии [3]. Таким образом, выяснение молекулярных механизмов формирования высших уровней организации хромосомы важно как для понимания фундаментальных принципов организации клеточного ядра, так и в практическом медицинском аспекте.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Ключевую роль в формировании структуры хромосом играют специальные архитектурные элементы – инсуляторы, или пограничные элементы. Эти элементы формируют топологические домены путем парных взаимодействий, причем этот механизм является высококонсервативным в эволюции. Первоначально инсуляторы были найдены у дрозофилы. Большая часть свойств этих элементов была выяснена именно на этом модельном объекте. Однако, многие функциональные свойства этих элементов требуют дальнейших исследований. Экспериментальные платформы, которые мы предлагаем использовать в этом проекте, позволят нам решить ряд важных вопросов. Первая экспериментальная платформа – две границы локуса eve, homie и nhomie. Нами были получены мутантные формы данных границ, лишенные сайтов связывания ряда белковых факторов (LBC, BTL, GAF, Nup98). Для некоторых мутаций показана утрата способности спариваться с эндогенным инсулятором, что указывает на потенциальную роль этих факторов в функционировании данных инсуляторов. Вторая платформа для изучения дальних взаимодействий – р53-зависимый энхансер (р53RE) и его гены-мишени. р53RE локализуется рядом с локусом reaper и активирует как близлежащие гены, так и ген Xrp1, находящийся на расстоянии несколько млн.п.н. р53RE локализуется рядом с сайтами связывания белков хроматина CTCF, GAF, Clamp. Мы получили делецию данной области, а также мутантные формы этого локуса, лишенные части сайтов связывания. Функциональный анализ полученных мутантов и изучение спаривания мутантного энхансера с геном Xrp1 позволят выяснить структурно-функциональную роль архитектурных белков хроматина в работе энхансера.

 

Публикации

1. А.Н. Ибрагимов, О.В. Былино, Ю.В. Шидловский Molecular Basis of the Function of Transcriptional Enhancers Cells, 9(7):1620 (год публикации - 2020).

2. О.В. Былино, А.Н. Ибрагимов, Ю.В. Шидловский Evolution of Regulated Transcription Cells, 9(7):1675 (год публикации - 2020).


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Ключевую роль в формировании структуры хромосом играют специальные архитектурные элементы – инсуляторы, или пограничные элементы. Эти элементы формируют топологические домены путем парных взаимодействий, причем этот механизм является высококонсервативным в эволюции. Первоначально инсуляторы были найдены у дрозофилы. Большая часть свойств этих элементов была выяснена именно на этом модельном объекте. Однако, многие функциональные свойства этих элементов требуют дальнейших исследований. Экспериментальные платформы, которые мы предлагаем использовать в этом проекте, позволят нам решить ряд важных вопросов. Первая экспериментальная платформа – две границы локуса eve, homie и nhomie. Нами были получены мутантные формы данных границ, лишенные сайтов связывания ряда белковых факторов. Для некоторых мутаций показана утрата способности спариваться с эндогенным инсулятором, что указывает на потенциальную роль этих факторов в функционировании данных инсуляторов. Мы проводим детальное картирование связывания различных белковых факторов внутри этих границ для выяснения молекулярных механизмов их функционирования. Вторая платформа для изучения дальних взаимодействий – р53-зависимый энхансер (р53RE) 75C6 и его гены-мишени. р53RE 75C6 локализуется рядом с локусом reaper и активирует как близлежащие гены, так и ген xrp1, находящийся на расстоянии несколько млн.п.н. р53RE локализуется рядом с сайтами связывания белков хроматина CTCF, GAF, Clamp. Мы получили делецию и мутантные формы данной области. Делеция приводит к нарушению активации генов-мишеней и формирования контактов регуляторной области и гена-мишени xrp1. Мы проводим картирование сайтов внутри области р53RE и гена xrp1 для выяснения молекулярных механизмов, обеспечивающих функционирования данного энхансера.

 

Публикации

1. Былино О.В., Ибрагимов А.Н., Праведникова А.Э., Шидловский Ю.В. Investigation of the Basic Steps in the Chromosome Conformation Capture Procedure Frontiers in Genetics, 12:733937 (год публикации - 2021).

2. Шидловский Ю.В., Былино О.В., Шапошников А.В., Качаев З.М., Лебедева Л.А., Колесник В.В., Амендола Д., Де Симоне Дж., Формикола Н., Шедл П., Филомена А.Д., Джиордано Э. Subunits of the PBAP Chromatin Remodeler Are Capable of Mediating Enhancer-Driven Transcription in Drosophila International Journal of Molecular Sciences, 22, 2856 (год публикации - 2021).