Отдел электронной микроскопии

Точная передача генетической информации в ходе митоза требует высокой степени компактизации генетического материала. У высших эукариот процесс компактизации осуществляется за счет сложной многоуровневой укладки хроматина с участием нескольких типов архитектурных хромосомных белков, включая комплексы на основе SMC-белков (когезин и конденсин). Способ упаковки хроматина, а следовательно и особенности его динамики и характер взаимодействия с архитектурными белками, могут отличаться в различных функциональных доменах хромосом, однако данные аспекты пространственной организации хромосом недостаточно исследованы. Современный прогресс в этой области, связанный с развитием технологий высокопроизводительного секвенирования и молекулярных методов анализа конформации хроматина (3С и его модификации), позволил косвенными методами подтвердить высказывавшиеся ранее гипотезы о существовании топологически изолированных хроматиновых доменов, однако для создания полной картины характера пространственной организации генома эукариот на различных уровнях упаковки требует более полной интеграции молекулярных и структурных данных. В этой связи особенно важно сопоставление структурной информации об упаковке ДНК с составе известных генных локусов с данными анализа межмолекулярных контактов в них. К сожалению, современные подходы для исследования структурной организации хроматина либо не обладают достаточным уровнем пространственного разрешения, либо нарушают структуру хроматина, что требует разработки новых методов. Нарушение функции архитектурных белков хромосом, например, в результате мутаций, ассоциированных с синдромом Корнелии де Ланге, приводит в первую очередь к генетической нестабильности из-за дефектов процесса сегрегации генетического материала, а также нарушения компактизации хроматина. Предлагаемый проект нацелен на исследование структурной организации хроматиновых доменов высшего порядка и выяснение роли комплексов когезина в их формировании. Особое внимание будет уделено изучению локальной динамики различных структурно-функциональных доменов хромосом в клеточном цикле, включая перестройки хроматина для репликации и митотической компактизации, а также при изменении транскрипционного статуса на фоне мутаций когезина, на клеточных моделях, рекапитулирующих фенотип синдрома Корнелии де Ланге.

Основная функция белков ядерной оболочки - ламинов (белки, принадлежащие V классу промежуточных филаментов), состоит в поддержании целостность ядра. Мутации в различных участках гена LMNA приводят к развитию разных заболеваний, включая липодистрофии, мышечные дистрофии и синдромы ускоренного старения, среди которых наиболее известна прогерия Хатчинсона-Джилфорда (HGPS), редкое заболевание (один случай на 8 000000), чаще всего ассоциированное с мутацией 1824C>T, приводящей к накоплению незрелой формы ламина А - прогерина. Одним из возможных механизмов развития прогероидных синдромов при мутации в гене LMNA является нарушение эпигенетической регуляции, осуществляемой при участии ядерной ламины и реализуемой как на уровне контроля пост-трансляционных модификаций гистонов, так и на уровне структурной организации хроматина, в том числе 3D-позиционирования генных локусов. Настоящий проект нацелен на исследование эпигенетических аспектов развития прогероидных синдромов на моделях дифференцирующихся in vitro индуцированных стволовых клеток, полученных от пациентов с HGPS, с акцентом на нарушения локальной и глобальной организации хроматина