Лаборатории генетики развития

Руководитель группы Головатенко-Абрамов П. К., к. б. н., н.с.

Сотрудники и аспиранты:

  • Нестерова А. П., к. б. н.,  н.с.
  • Окладникова Н. Н., к. б. н., н.с.
  • Должикова И. В.,  н.с.
  • Кузьмина Е. С., асп.

Основные направления научных исследований:

Основным направлением научных исследований лаборатории генетики развития является изучение механизмов реализации генетической информации в онтогенезе млекопитающих, что относится к  п.6.6. основных направлений фундаментальных исследований ОБН РАН. На модельном объекте (мышь) исследуются эффекты мутантных генов, нарушающих развитие клеток, тканей и органов. Изучались эффекты геномного импринтинга на модели локуса Igf2/H19, а также влияние экзогенных ростовых факторов на статус этих генов в аспекте феномена геномного импринтинга. Изучается место первичного действия гена и роль клеточных взаимодействий в экспрессии генов, контролирующих рост и развитие волосяных фолликулов. В лаборатории широко используются методы экспериментальной эмбриологии млекопитающих, гистологии и ПЦР (ПЦР-РВ).

В 2006 г. в лаборатории было впервые установлено, что трансформирующий ростовой фактор альфа (TGFa) повышает способность диплоидных партеногенетических эмбрионов мыши к развитию до стадии бластоцисты in vitro, к имплантации после переноса в матку и к развитию до сомитных стадий, что обусловлено реактивацией импринтированного материнского аллеля гена инсулиноподобного ростового фактора 2 (Igf2) под воздействием экзогенного TGFa. Полученные данные позволили предположить, что такая реактивация Igf2 у нормальных (оплодотворенных) зародышей мыши приведет к проявлению характерных для нарушений геномного импринтинга патологий развития. Такая модель эпигенетической регуляции активности Igf2 может быть использована при изучении этиологии болезней геномного импринтинга у человека.

В 2007 г. в лаборатории была сконструирована генетическая последовательность участка гена Igf2 с микромутацией, не влияющей на синтез функционального продукта гена, но позволяющего дифференцировать экспрессию маркированного аллеля Igf2 от экспрессии аллеля дикого типа. В 2008 г. при помощи методов трансгенеза были получены мыши, несущие маркированные аллели гена Igf2, которые затем были выведены в гомозиготную линию. Было показано, что полученные трансгенные мыши могут быть использованы для маркирования экспрессии материнских или отцовских аллелей гена Igf2.

В период 2006 – 2010 гг. в лаборатории активно разрабатывалась тематика межгенных взаимодействий, контролирующих рост и развитие волосяных фолликулов у мыши. Изучалась функция гена Hr в контексте взаимодействующих BMP- и WNT-зависимых генных регуляторных сетей, координирующих процессы пролиферации, миграции и дифференцировки стволовых клеток волосяного фолликула и обеспечивающих нормальное течение морфогенетического цикла волоса. На молекулярном уровне был охарактеризован мутантный аллель гена Hr в линии мышей, поддерживаемой в отечественных питомниках. Впервые была изучена динамика экспрессии BMP-  и WNT-зависимых генов (Bmp2, Id1,Sostdc1, Mitf) в коже мышей, мутантных по гену Hr. Впервые была изучена экспрессия BMP- и WNT-зависимых генов в эмбриональных закладках тимуса, кишки и головного мозга мышей, мутантных по генуHr. Было продемонстрировано вовлечение производных волосяных фолликулов мышей, мутантных по гену Hr, в репаративную регенерацию эпидермиса на модели ожоговой и вырезанной раны, иллюстрирующее общий механизм развития гиперкератоза в случае мутации по этому гену. Все вместе, полученные результаты позволили сделать вывод об универсальности гена Hr как модулятора клеточной пролиферации в разных тканях эпителиального происхождения.

В лаборатории также были изучены эффекты взаимодействия мутантных генов Fgf5go-Y, wellhaarig иwaved alopecia, нарушающих формирование шерстного покрова у мыши. Были изучены фенотипические проявления этих мутантных генов в различных комбинациях и установлено их функциональное значение в контроле длительности стадий морфогенетического цикла волосяных фолликулов.

Кроме решения фундаментальных научных задач, в лаборатории совершенствуются технологические  подходы к генетической трансформации млекопитающих. В 2009 г. была подана патентная заявка на применение метода электропорации для получения трансгенных мышей.

ПУБЛИКАЦИИ:

1.     Nesterova A., Nizamutditov I., Golovatenko-Abramov P., Konyukhov B. Fluctuations of BMP signaling pathway during hair cycles in skin with mutant genes we, wal and Fgf5(go) // Journal of Dermatological Science. 2010. V. 60. P. 201 – 203.

2.      Golovatenko-Abramov P. K., Zhirkova E. A., Kolokol’chikova E. G., Bocharova V. S., Platonov E. S.Dermal cysts participate in reparative regeneration of epidermis in Hr(hr)/Hr(hr) mice // Russian Journal of Developmental Biology. 2010. V. 41. P. 240 – 246.

3.      Колокольчикова Е. Г., Жиркова Е. А., Головатенко-Абрамов П. К., Платонов Е. С., Бочарова В. С., Хватов В. Б. Морфофункциональная оценка влияния биологической  повязки на основе коллагена 1-го типа на регенерацию кожи после ожоговой травмы у мышей двух генетических линий // Клеточные технологии в биологии и медицине. 2010. №1. С. 47-54.

4.      Penkov L. I., Taseva T. K., Koicheva Ya. M., and Platonov E. S. Effect of 5-Azadeoxycytidine and Retinoic Acid on Expression of Genomic Imprinting in Parthenogenetic Mouse Embryos // Russian Journal of Developmental Biology. 2010. V. 41. No. 2. PP. 82–87.

5.      Конюхов Б. В., Нестерова А. П., Малинина Н. А. Ген angora ослабляет эффект взаимодействия мутантных генов wellhaarig и waved alopecia у мыши // Генетика. 2009. Т. 45. С. 717 – 720.

6.      Головатенко-Абрамов П. К., Платонов Е. С. Генные регуляторные сети, контролирующие морфогенез волосяного фолликула у мыши //  Успехи современной биологии. 2009. Т. 129. №2. С. 144-157.

7.      Глазков М. В., Дрозд С. Ф., Головатенко-Абрамов П. К., Мартынова М. Ю., Нестерова А. П.Выживаемость трансгенных зародышей мыши при использовании различных генетических конструкций // Онтогенез. 2008. Т. 39. С. 208 – 211.

8.      Пенков Л. И., Кондрахина М. С., Миронова О. В., Платонов Е. С. Экспрессия импринтированных генов Igf2 и Peg1/Mest у постимплантационных партеногенетических эмбрионов мышей после обработки  in vitro трансформирующим ростовым фактором a // Генетика, 2008. Т.44. №8. С.1148-1152

9.      Конюхов Б. В., Мартынова М. Ю., Нестерова А. П. Ген angora – модификатор гена hairless у мыши // Генетика. 2007. Т. 43. С. 254 – 260.

10.     Малинина Н. А., Конюхов Б. В., Нестерова А. П. Ген angora усиливает эффекты гена waved alopecia у мыши // Генетика. 2007. Т. 43. С. 1571 – 1577.

11.   Penkov L. I., Kondrakhina M. S., Georgieva E. I., Nonchev S. G., Platonov E. S. Effects of retinoic acid on the developvent of parthenogenetic mouse embryos // Genetics and Breedings. 2007. V. 36.  No. 1-2. P.3-10.

12.     Платонов Е. С., Исаев Д. А. Геномный импринтинг в эпигенетике млекопитающих // Генетика. 2006. Т.42. №9. С. 1235-1249.

13.     Сулимова Г. Е., Ростамзадех Д., Климов Е.А., Миронова О.В., Платонов Е.С. Молекулярно-генетический анализ реактивации импринтированного гена Igf2 у партеногенетических зародышей мышей // Открытое образование. 2006. №3. С.31-32.