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 22-24-01149

НазваниеГеном Nuclearia как ключ к выявлению генов полиморфизма базальных Holomycota

Руководитель Поздняков Игорь Робертович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Зоологический институт Российской академии наук , г Санкт-Петербург

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-105 - Эволюционная биология

Ключевые слова Nuclearia, Holomycota, Opisthokonta, полиморфизм, жизненный цикл, регуляторные гены, морфогенез, эволюция многоклеточности, сигнальные пути

Код ГРНТИ34.01.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Современные исследования показывают, что эволюция многоклеточных организмов в группе Opisthokonta шла на основе развития генетических механизмов, существовавших у одноклеточных предков. Существуют гипотезы о сложном жизненном цикле предка многоклеточных животных (Metazoa) и о происхождении клеточной дифференцировки от морфогенетических процессов в жизненном цикле. Многоклеточность у грибов формировалась по другому, но, вероятно, тоже на основе предковых морфогенетических программ. Подтверждением гипотез об эволюции многоклеточности на основе морфогенетических процессов одноклеточных предков может стать доказанная прямая преемственность между морфогенетическими процессами многоклеточных организмов и их одноклеточных эволюционных родственников. На наш взгляд, такая преемственность может быть доказана через гомологию генов, регулирующих оба этих рода процессов. Наш проект направлен на выявление сигнальных и регуляторных генов, контролирующих смену жизненных форм у базальных одноклеточных Opisthokonta. Мы полагаем, что серию исследований в данной области удобно начать с организмов группы Holomycota из-за их лучшей изученности на общебиологическом, цитологическом и молекулярно-генетическом уровне, по сравнению с представителями сестринской группы Holozoa. Кроме общетеоретического, решение данной проблемы имеет и ряд практических значений. Изучение эволюционно древних морфогенетических механизмов может оказаться полезным при изучении канцерогенеза. Знание механизмов регуляции морфогенезов и жизненных циклов одноклеточных Opisthokonta может дать возможность контролировать их размножение и развитие, что позволить подавлять размножение вредных и успешно культивировать полезные виды. В рамках обозначенной проблемы мы собираемся выявить гены, влияющие на жизненный цикл и смену жизненных форм Holomycota путём изучения Nuclearia termophila, организма, у которого полиморфизм, вероятно, утрачен. Анализ генома N. termophila и сравнение его с известными геномами базальных Holomycota (Chytridiomycota, Blastocladiomycota; Aphelida, Rozella) позволит выявить структурные и регуляторные гены, присутствующие у Holomycota со сложным жизненным циклом, которые у Nuclearia отсутствуют, либо остатки которых присутствуют в виде посевдогенов и некодирущих последовательностей. Дополнительный анализ тракскриптома позволит выявить гены, присутствующие в геноме N. termophila, однако не экспрессирующиеся. Сигнальные и регуляторные гены, а также гены с неясными функциями, потерянные, разрушенные или молчащие у N. termophila, могут быть рассмотрены, как потенциально имеющие отношение к возможности существования жгутиковой формы, к регуляции изменения состояния клетки и переходу из одной формы в другую. Для сравнения будут использованы геномные данные по зооспоровым Holomycota из базы данных RefSeq NCBI, данные протеиновых баз EggNOG, KEGG, UniProt, Panther, и данные из работ, в которых выявлялись гены, меняющие экспрессию в процессах смены фаз жизненных циклов зооспоровых Holomycota. Для реализации предложенного подхода, нами поставлены задачи: 1) получить полный геном Nuclearia termophila (представителя группы Nucleariida); 2) провести его сравнение с геномами зооспоровых Holomycota; 3) провести поиск в геноме N. termophila гомологов известных сигнальных и регуляторных генов мицелиальных грибов (Mucoromycota, Ascomycota, Basidiomycota). Мы предполагаем, что морфогенетические гены базальных Holomycota унаследованы от общего предка Opisthokonta. Таким образом, результаты проведенных исследований послужат как пониманию эволюционных путей группы Holomycota, так и дальнейшему изучению эволюции группы Holozoa и появления многоклеточных животных.. Тематика нашего исследования оказывается важной и актуальной, и при этом новой, как для нашего коллектива, так и в целом для научного сообщества. Новым является и предложенный нами подход: выявить гены, значимые для регуляции морфогенетических процессов через изучение организма, у которого морфогенетические процессы утрачены, и дальнейший сравнительный анализ. При этом новые поставленные задачи будут решаться методами, уже проверенными и используемыми научным сообществом для сравнительного геномного и транскриптомного анализа (NGS-секвенирование, сборка, контроль качества сборки, аннотация генома и транскриптома и функциональный анализ, выявление гомологичных генов, определение уровня экспрессии). Участники проекта имеют опыт в области сравнительно-геномного анализа. Получение первичных данных (ДНК и РНК-секвенирование) будет произведено в Ресурсном Центре СПБГУ, где имеется всё необходимое оборудование и обученный персонал. Таким образом, выбор проверенных методов, личный опыт участников проекта и наличие материальной базы позволяют решить поставленные задачи.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---