Оптогенетический контроль локализации эндогенных белков

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
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 проекта 20-74-00137

НазваниеОптогенетический контроль локализации эндогенных белков

Руководитель Омелина Евгения Сергеевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №49 - Конкурс 2020 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-209 - Биотехнология (в том числе бионанотехнология)

Ключевые слова оптогенетика, митоз, релокализация, эндогенные белки

Код ГРНТИ34.57.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В многоклеточных организмах миллионы клеток делятся каждый день для поддержания роста и замены отмерших или поврежденных клеток в тканях. Ошибки в ходе митоза приводят к образованию дочерних клеток со слишком большим или недостаточным числом хромосом. Данное явление носит название анеуплоидия. Практически все анеуплоидии, которые возникают из-за ошибок в мейозе или в ходе раннего эмбрионального развития, летальны. В свою очередь митотические нарушения, приводящие к анеуплоидии на более поздних этапах, связывают со старением и образованием опухолей (Naylor and van Deursen, 2016). Нарушения в митозе представляют собой наиболее частую причину возникновения изменений числа хромосом, наблюдаемого при канцерогенезе, и также рассматриваются как важный фактор, приводящий к хромосомным перестройкам (Bakhoum et al. 2014; Leibowitz et al. 2015). Исследования, направленные на изучение механизмов регуляции митотических процессов, позволили выявить множество белков, необходимых на различных стадиях митоза. В последнее время большое внимание уделяется хроматиновым белкам, большинство из которых регулируют транскрипцию различных генов в интерфазе. Однако при входе клетки в митотический цикл некоторые транскрипционные факторы перемещаются в такие ключевые структуры митотического аппарата, как веретено деления, центросомы, центромеры и кинетохоры. К таким белкам относится, например, ряд компонентов эволюционно-консервативного комплекса NSL дрозофилы. Комплекс NSL является ортологом комплекса KANSL млекопитающих. Он включает шесть консервативных белковых субъединиц: Nsl1/Wah (KANSL1), Dgt1/Nsl2 (KANSL2), Rcd1/Nsl3 (KANSL3), Rcd5 (MCRS1), MBD-R2 (PHF20), Wds (WDR5), также ассоциированных с белком Mof (MOF/KAT8) и связанных с промоторами более 4000 генов домашнего хозяйства (Feller et al., 2012). Как и в случае с ортологами человека, дефицит ряда белков комплекса NSL приводит к митотическим дефектам. Данный проект направлен на выяснение функций ряда белков, необходимых для правильного протекания митоза, в том числе белков NSL комплекса, с помощью оптогенетической системы RpBphP1–QPAS1, контролируемой ближним инфракрасным светом. Оптогенетическая пара RpBphP1–QPAS1 будет скомбинирована с нанотелами к интересующим белкам. Нанотела относятся к классу наименьших по размеру антител, получающихся при иммунизации животных семейства camelidae (например, лам и альпак). Данную систему планируется применять для исследований функций интересующих эндогенных белков путем их транслокации в эктопические районы клеток. Поскольку оптогенетическая пара RpBphP1-QPAS1 позволяет очень быстро перемещать интересующий белок внутри клетки из одного компартмента в другой, такое действие дает возможность быстро оценить эффект удаления белка из участия в процессе митоза на разных стадиях. В ходе выполнения данного проекта мы планируем выяснить, какие именно белки важны для правильного протекания митоза. Мы выявим дефекты, которые возникают при удалении интересующих белков с веретена деления, и определим, на каких стадиях митоза необходимо присутствие интересующих белков для правильного расхождения хромосом. Данный метод позволит точно оценить роль исследуемых белков в митозе. До сих пор такой подход для исследования функций белков, участвующих в формировании веретена деления, не использовался. Список литературы Bakhoum SF, Silkworth WT, Nardi IK, Nicholson JM, Compton DA, Cimini D. The mitotic origin of chromosomal instability. Curr Biol, 2014, 24: R148–R149. Feller C., Prestel M., Hartmann H., Straub T., Söding J., Becker P.B. The MOF–containing NSL complex associates globally with housekeeping genes, but activates only a defined subset // Nucleic Acids Res, 2012, V.40. P.1509–1522. Leibowitz ML, Zhang CZ, Pellman D. Chromothripsis: a new mechanism for rapid karyotype evolution. Annu Rev Genet, 2015, 49: 183–211. Naylor RM, van Deursen JM. Aneuploidy in cancer and aging. Annu Rev Genet, 2016, 50: 45–66.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Летягина А.Е.*, Омелина Е.С.*, Иванкин А.В., Пиндюрин А.В. *равный вклад MPRAdecoder: Processing of the raw MPRA data with a priori unknown sequences of the region of interest and associated barcodes Frontiers in Genetics (год публикации - 2021)
10.3389/fgene.2021.618189

2. Волегов Г.А., Моторина Д.М. Свето-индуцируемая релокализация белков 59-я МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ СТУДЕНЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ 12-23 апреля 2021 г. (год публикации - 2021)

3. Моторина Д.М., Волегов Г.А. Оптимизация оптогенетической системы BphP1-QPAS1, контролируемой ближним инфракрасным светом 59-я МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ СТУДЕНЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, 12-23 апреля 2021 г. (год публикации - 2021)

4. Волегов Г.А., Моторина Д.М. Оптогенетический контроль локализации белков Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2021». 12 - 23 Апр 2021 г., г. Москва (год публикации - 2021)

5. Моторина Д.М., Волегов Г.А. Регуляция транскрипции с помощью света Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2021». 12 - 23 Апр 2021 г., г. Москва. (год публикации - 2021)

6. Омелина Е.С.*, Юшкова А.А.*, Моторина Д.М., Волегов Г.А., Кожевникова Е.Н., Пиндюрин А.В. *равный вклад Optogenetic and chemical induction systems for regulation of transgene expression in plants: use in basic and applied research International Journal of Molecular Sciences, Int. J. Mol. Sci. 2022, 23(3), 1737 (год публикации - 2022)
10.3390/ijms23031737

Публикации