ЛАБОРАТОРИЯ ОБЩЕЙ ЦИТОГЕНЕТИКИ
РУКОВОДИТЕЛЬ: д.б.н., профессор Наталия Алексеевна Ляпунова
НАУЧНЫЙ ПЕРСОНАЛ:
Цветкова Татьяна Геннадьевна – в.н.с., к.б.н., врач-лаборант-генетик высшей категории
Мандрон Ирина Александровна – с.н.с., к.б.н., врач-лаборант-генетик
Еголина Наталия Александровна – с.н.с., к.б.н.
Мхитарова Елена Вахтанговна – с.н.с., к.б.н.
Косякова Надежда Викторовна – с.н.с., врач-лаборант-генетик
Пороховник Лев Николаевич – н.с.
Малиновская Татьяна Николаевна – м.н.с.
..
Лаборатория появилась в 1969 г. одновременно с созданием Института медицинской генетики АМН СССР. Организовал лабораторию и до 1986 г. руководил ею член-корреспондент АМН, профессор Александр Федорович Захаров (1928 – 1986). Под его руководством сложилось основное направление научных исследований лаборатории – изучение структурно-функциональной организации хромосом человека и животных. Работами сотрудников лаборатории внесен большой вклад в изучение продольной дифференцированности хромосом в связи с генетическим содержанием и особенностями репликации их участков. Получены принципиально новые данные о размерах репликонов и скорости движения вилки репликации в молекулах ДНК разных фракций хроматина, и на этой основе предложена модель репликации хромосом человека и теплокровных животных. Большое внимание уделялось изучению полиморфизма гетерохроматических районов хромосом.
С конца 80-х гг. научно-исследовательская работа сотрудников лаборатории сосредоточена на изучении структурно-функциональной организации ядрышко-образующих районов (ЯОР) хромосом человека, где, как известно, локализованы кластеры рибосомных генов. На основе селективной окраски ЯОР метафазных хромосом азотнокислым серебром (Ag-окраска), выявляющей только транскрипционно активные кластеры рибосомных генов, разработан полуколичественный метод анализа размеров отдельных AgЯОР, проявляющих выраженный межхромосомный полиморфизм. Установлена высокая стабильность этого признака в каждом из 10-ти ЯОР хромосом человека, воспроизводимость его в разных тканях в чреде последовательных митозов и наследование в поколениях. Комбинированное использование Ag-окраски ЯОР и гибридизации in situ метафазных хромосом с зондами на рДНК, позволило охарактеризовать четыре морфо-функциональных варианта ЯОР, различающихся присутствием и относительным количеством активных и «молчащих» (не транскрибирумых) копий рибосомных генов.
С середины 90-х годов развернуты обширные исследования молекулярных свойств комплекса рибосомных генов генома человека. Разработаны оригинальные методы определения копийности рибосомных повторов и характера их метилирования в индивидуальных геномах человека. Выявлены и детально охарактеризованы четыре фракции рибосомных генов: (1) активные; (2) потенциально активные (не работающие в данном типе клеток в данное время); (3) неактивные в соматических тканях организма и (4) «молчащие», как правило, интенсивно метилированные в транскрибируемой области рДНК. Установлена локализация этих фракций в структурах ядрышка интерфазного ядра. Показано, что все активные и потенциально активные копии рибосомных генов транскрибируются в пролиферирующих клетках и интенсивность Ag-окраски (размер AgЯОР) отражает относительное количество их в данном ЯОР. Это позволило использовать показатель – суммарный размер (в усл. ед.) 10-ти AgЯОР – в качестве меры геномной дозы активных рибосомных генов (доза АкРГ) в индивидуальных геномах человека, и впервые ставить и решать вопросы фенотипического проявления геномной дозы АкРГ в норме и при разных формах патологии наследственной и ненаследственной природы. Этот цикл работ проведен совместно с сотрудником Лаборатории молекулярной биологии МГНЦ (с 2006 г. – руководитель этой лаборатории) Н.Н. Вейко.
Впервые получены данные о фенотипическом проявлении геномной дозы АкРГ на клеточном уровне – выявлена положительная линейная корреляция между дозой АкРГ и количеством рРНК в клетке. Это, в свою очередь, определяет количество рибосом и интенсивность синтеза белка в клетке. В опытах на фибробластах кожи in vitro впервые обнаружен неспецифический «ранний» ответ клетки на стресс, заключающийся в активации транскрипции генов рРНК. Показано, что количественные показатели гибели клеток (aпоптоз) в результате окислительного стресса, индуцированного в эксперименте действием хромата калия, находятся в обратной зависимости с количеством АкРГ в геноме.
Сотрудниками лаборатории в содружестве с рядом других учреждений получены уникальные данные о связи геномной дозы АкРГ с росто/весовыми показателями новорожденных, установлена зависимость прибавки веса в первые постнатальные месяцы от геномной дозы АкРГ, выявлено влияние дозы АкРГ на признаки физического развития ребенка в первый год жизни. Установлено, что при отсутствии различий в средних значениях геномной дозы АкРГ в геномах людей разных возрастных групп (от пренатального возраста и новорожденных до старческого возраста 80-100 лет), в когорте людей старческого возраста этот признак генома характеризуется достоверно меньшей дисперсией. Это позволило сформулировать предположение о большей жизнеспособности (а, следовательно, и вероятности иметь большую продолжительность жизни) индивидов, обладающих средними (адаптивными) дозами АкРГ. Полученные данные не подтверждают бытующие в геронтологии представления об уменьшении с возрастом количества рибосомных генов в геноме, как об одной из причин старения организма. Такая же закономерность – сужение дисперсии геномной дозы АкРГ – выявлена для выборки пациентов с синдромом Дауна в возрасте 10-40 лет, по сравнению с новорожденными носителями этого синдрома. Показано, что геномы больных ревматоидным артритом характеризуются низкими дозами АкРГ; выявлена корреляция между тяжестью патологического процесса и количеством АкРГ в геномной ДНК. Оказалось, что среди больных тяжелыми формами атопического дерматита существенно повышена частота детей, родившихся с высокой массой тела, но имеющих относительно низкую дозу АкРГ. В этой группе детей отмечается более тяжелое проявление заболевания, что позволяет предположить, что дефицит дозы АкРГ по отношению к массе тела при рождении вносит определенный вклад в усугубление патологического процесса, снижая адаптационную способность организма. Установлен факт повышенной дозы АкРГ у пациентов с диагнозом шизофрения.
В целом полученные нами данные свидетельствуют о том, что геномная доза активных рибосомных генов вносит существенный вклад в генетическую индивидуальность человека.
Развиваемое направление исследований особенно перспективно для понимания гетерогенности патогенеза и выработки индивидуального подхода к лечению пациента при самых разных заболеваниях.
На основе данных, полученных сотрудниками лаборатории за период более 20 лет (1988–2009 гг.), создана компьютерная база «Количество активных рибосомных генов (АкРГ) в индивидуальных геномах человека». Она содержит сведения о дозе АкРГ в геномах более 1000 индивидов разного пола и возраста, и включает выборки как практически здоровых доноров, так и индивидов с рядом форм наследственных (или с наследственной предрасположенностью) заболеваний. Созданное программное обеспечение позволяет делать выборки по любым комбинациям идентификаторов, создавать контрольные выборки, а также проводить модельные исследования.
В 1992–2002 гг. научные исследования сотрудников лаборатории поддерживались грантами подпрограммы ГНТП «Геном человека», а с 1996 г. по настоящее время – грантами Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ).
ИЗБРАННЫЕ ПУБЛИКАЦИИ:
1. Захаров А.Ф. Хромосомы человека. Проблемы линейной организации. – М.: Медицина. – 1977. – 192 с.
2. Захаров А.Ф., Бенюш В.А., Кулешов Н.П., Барановская Л.И. Хромосомы человека. Атлас. – М.: Медицина. – 1982. – 263 с.
3. Liapunova N.A. Organization of replication units and DNA replication in mammalian cells as studied by DNA fiber radioautography // Intern. Review of Cytology. – 1994. – Vol. 154. – P. 261–308.
4. Вейко Н.Н., Ляпунова Н.А., Богуш А.И., Цветкова Т.Г., Громова Э.В. Определение количества рибосомных генов в индивидуальных геномах человека. Сравнение результатов молекулярного и цитогенетического анализа // Молекуляр. Биология. – 1996. – Т.30, №5. – С.1076–1085.
5. Ляпунова Н.А., Кравец-Мандрон И.А., Цветкова Т.Г. Цитогенетика ядрышкообразующих районов (ЯОР) хромосом человека: выделение четырех морфофункциональных вариантов ЯОР, их межиндивидуальное и межхромосомное распределение // Генетика. – 1998. – Т. 34, №9. – С. 1298–1306.
6. Ляпунова Н.А., Еголина Н.А., Цветкова Т.Г., Вейко Н.Н., Кравец-Мандрон И.А., Громова Э.В., Косякова Н.В., Викторов В.В., Малиновская Т.Н. Рибосомные гены в геноме человека: вклад в генетическую индивидуальность и фенотипическое проявление дозы гена // Вестник РАМН. – 2000. – №5. – С.19–23.
7. Ляпунова Н.А., Еголина Н.А., Цветкова Т.Г., Вейко Н.Н., Кравец-Мандрон И.А., Громова Э.В., Косякова Н.В., Викторов В.В. Ядрышкообразующие районы (ЯОР) хромосом человека: опыт количественного цитологического и молекулярного анализа.// Биологич. мембраны и клетки. – 2001. – Т. 18, №3. – С. 189–199.
8. Ляпунова Н.А., Вейко Н.Н., Цветкова Т.Г., Еголина Н.А., Кравец-Мандрон И.А., Мхитарова Е.В., Косякова Н.В. Ядрышкообразующие районы хромосом и рибосомные гены в геноме человека: от научных поисков к практике. В сб. «Современные методы диагностики наследственных болезней». – М., 2001. – С. 12–23.
9. Вейко Н.Н., С.М.Терехов, Н.О.Шубаева, Т.Д.Смирнова, С.М.Иванова, Н.А.Еголина, Цветкова Т.Г., Д.М.Спитковский, Н.А.Ляпунова. «Ранний» и «поздний» ответ культивируемых фибробластов кожи здоровых доноров и больных ревматоидным артритом на окислительный стресс. Взаимосвязь скорости гибели клеток и количества активных копий рибосомных генов в геноме // Молекуляр. биология. – 2005. – Т. 39., №2. – С. 264–275.
10. Малиновская Е.М., Смирнова Т.Д., Еголина Н.А., Цветкова Т.Г., Косякова Н.В., Мандрон И.А., Мхитарова Е.В., Костюк С.В., Терехов С.М., Местергази Г.М., Вейко Н.Н., Ляпунова Н.А. Изменения комплекса рибосомных генов человека при старении // Медицинская генетика. – 2008. – Т. 7, №2. – С. 10–16.
Контакты: 115478, г.Москва, ул.Москворечье, д.1
тел. 8-499-324-15-01 (Ляпунова Н.А.)
8-499- 612-8143 (Цветкова Т.Г.)
8-499-612-8651 (Мандрон И.А., Косякова Н.В., Малиновская Т.Н.)
lyapunova@med-gen.ru
|
