Заведующий лабораторией:

Матвеевский Сергей Николаевич, к.б.н.

тел: (499) 135-53-61

 

Лаборатория цитогенетики образована в 1979г. С 1979 по 1982г лабораторий руководила к.б.н. К.П. Гарина. С 1982 г. по 2006г. лабораторией руководил д.б.н., профессор Ю.Ф. Богданов, с 2006 г. по 2024 г. лабораторией руководила д.б.н., профессор О.Л. Коломиец.

 

В 1983г. лаборатория была полностью реорганизована. Основным направлением фундаментальных исследований лаборатории стало комплексное изучение генетических и молекулярных механизмов мейоза – клеточного деления, лежащего в основе полового процесса эукариот и в основе менделевских и моргановских законов классической генетики.

 

Сотрудники лаборатории цитогенетики

БОГДАНОВ ЮРИЙ ФЕДОРОВИЧ	Главный научный сотрудник
ГРИШАЕВА ТАТЬЯНА МИХАЙЛОВНА	Старший научный сотрудник
МАЖЕЙКА ИГОРЬ СТАСИСОВИЧ	Научный сотрудник
МАТВЕЕВСКИЙ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ	Старший научный сотрудник
РЕДЕКОП ИЛЬЯ ВИКТОРОВИЧ	Младший научный сотрудник
СОКОЛОВ ВСЕВОЛОД ОЛЕГОВИЧ	Старший лаборант
СПАНГЕНБЕРГ ВИКТОР ЕВГЕНЬЕВИЧ	Старший научный сотрудник

 

Богданов Ю.Ф., Гришаева Т.М.

Консерватизм, изменчивость и эволюция мейоза. КМК, Москва 2020

(полный текст книги, pdf-файл)

 

 

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛАБОРАТОРИИ ЦИТОГЕНТИКИ в 2012 - 2016 гг.

 

1. Исследование структуры и молекулярной организации хроматина и синаптонемных комплексов (СК) экспериментальными методами и методами биоинформатики.

1. Исследование механизмов мейотической стерильности человека. Поиск критериев оценки генетических рисков использования в программе ИКСИ тестикулярных сперматозоидов, полученных от инфертильных пациентов.
2. Разработка методов оценки хромосомных нарушений в мейозе, вызванных лекарственными препаратами, и рисков трансгенерационных эффектов их действия.
3. Исследование закономерностей синапсиса, рекомбинации хромосом в профазе I мейоза у видов животных с нестандартными системами определения пола; видов с непостоянным числом хромосом и у полиплоидов.
4. Изучение функций специфических генов мейоза на моделях мейотических мутантов.

ТЕМЫ НИР

1. Тема НИР (2013-2016). Хромосомные механизмы мейоза и методы оценки их нарушений

при внешних воздействиях и бесплодии человека и животных.

2. Тема НИР (2017- 2019). Цитогенетические и эпигенетические механизмы мейоза, их роль в

нормальном сперматогенезе и формировании мейотической стерильности.

 

ПОДДЕРЖКА ИССЛЕДОВАНИЙ ЛАБОРАТОРИИ

МЕЖДУНАРОДНЫМИ И РОССИЙСКИМИ ГРАНТАМИ В 2010 -2016 гг.

 

№ п/п	Название фонда	Номер и название гранта	Руководитель	Сроки исполнения
1	РФФИ а	Грант №16-04-01447 - а «Клеточные механизмы и белковые маркеры мужского мейотического бесплодия»	Коломиец О.Л.	2016-2018
2	Инициативный научный проект, проводимый РФФИ и ГК по науке Министерства образования и науки Республики Армения	Грант №15-54-05058 (Арм_а) «Цитогенетические механизмы гибридогенного видообразования скальных ящериц рода Darevskia»	Спангенберг В.Е.	2015-2016
3	РФФИ офи-м	Грант №15-29-02649 офи-м «Цитогенетические механизмы дивергенции грызунов с разной степенью видовой дифференциации»	Матвеевский С.Н.	2015-2017
4	Программа Президиума РАН «Биоразнообразие природных систем» Подпрограмма «Генофонды живой природы и их сохранение»	«Цитогенетические и эпигенетические различия мейоза у роющих млекопитающих из разно-хромосомных популяций и гибридов между ними»	Матвеевский С.Н.	2015-2017
5	РФФИ - а	Грант №13-04-02071-а «Динамика структурной организации петель хроматина в процессах синапсиса, кроссинговера и экспрессии генов на разных стадиях профазы I мейоза»	Коломиец О.Л.	2013-2015
6	Программа Президиума РАН «Живая природа: современ-ное состояние и проблемы развития» Подпрограмма «Динамика и сохранение генофондов»	«Иммуноцитохимическое исследование фенотипического проявления мутантных генов мейоза у ржи Secale cereale L.»	Богданов Ю.Ф.	2012-2014
7	РФФИ-мол-а	Грант №12-04-31425 мол-а «Цитогенетические механизмы начальных этапов видообразования у трех групп млекопитающих»	Матвеевский С.Н.	2012-2013
8	РФФИ-д	Грант № 11-04-07037-д Издание книги «Очерки о биологии и биологах второй половины ХХ века»	Богданов Ю.Ф.	2011 - 2012
9	РФФИ-а	Грант №10-04-00666-а «Поиск нуклеотидных последовательностей ДНК, прикрепляющих хромосомы к синаптонемным комплексам»	Богданов Ю.Ф.	2010 - 2012
10	РФФИ-а	Грант №08-04-01725-а. «Половой диморфизм в структурной организации и поведении хромосом в мейозе»	Коломиец О.Л.	2008 -2010

 

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1. Световая, электронная, флуоресцентная и лазерная сканирующая конфокальная микроскопия.
2. Метод двойного иммуноцитохимического окрашивания препаратов распластанных ядер сперматоцитов и ооцитов с последующим проведением FISH с использованием нескольких ДНК-зондов к специфическим сайтам хромосом.
3. Собственный метод многораундового иммуноокрашивания препаратов.
4. СК-кариотипирование мейотических клеток; кариотипирование соматических клеток.
5. Биоинформатические методы исследования эволюции структурных белков мейоза и структурной организации петель хроматина.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:

I. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ХРОМАТИНА И СИНАПТОНЕМНЫХ КОМПЛЕКСОВ МЕЙОТИЧЕСКОЙ ХРОМОСОМЫ

I.1. БИОИНФОРМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЯДЕРНЫХ БЕЛКОВ

На основе биоинформатического анализа ядерных белков, участвующих в мейозе, у модельных организмов, представляющих основные филогенетические линии развития эукариот, установлено следующее.

Часть структурных белков хромосом эукариот возникла de novo у первых эукариот, а не унаследована ими от прокариот (Grishaeva, Zakharov, 2012).

Белки СК дрожжей и растений имеют ортологи в протеомах мхов, лишайников и папоротников. ASY1 несёт домен HORMA, структурирующий хроматин, и имеет родственные белки во многих протеомах (Hop1 дрожжей, SYCP1 позвоночных) (Гришаева, Богданов, 2013; Grishaeva, Bogdanov, 2014).

У мейотических шугошинов, защищающих когезию сестринских хроматид в анафазе первого деления мейоза, идентифицирован единственный консервативный домен, который у позвоночных содержит множество аргининовых остатков. Полученные данные поддерживают идею о независимой эволюции мейотических структур в разных филогенетических линиях эукариот (Grishaeva, et al., 2016).

 

Рис. 1. Порядок консервативных аминокислотных мотивов в мейотических шугошинах, включая шугошины O. sativa, Z. mays и D. melanogaster. Первые две буквы в названии белка (левая колонка) – это первые буквы латинского названия вида эукариот. Сверху вниз: мышь, человек, лягушка, рыба Danio, змея, рис, арабидопсис, кукуруза, дрозофила, дрожжи.

 

I.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕТЕЛЬ ХРОМАТИНА В СПЕРМАТОЦИТАХ ЧЕЛОВЕКА

А. Выявлены сигналы FISH трех последовательно расположенных зондов на хромосоме 1 человека - в составе одной петли хроматина. На препаратах выявлены три линейно расположенных гибридизационных сигнала, составляющих при линейном рассмотрении локус хромосомы 1 общей длиной 487 991 н.п. Суммарная длина трех фрагментов хроматина составила 9,5 мкм (Рис. 2). Этот петлевой домен – наибольший из известных функциональных петлевых доменов мейотических хромосом человека (Спангенберг, 2013).

Рис. 2. Распластанное ядро сперматоцита I порядка человека. Пахитена. СК иммуноокрашены антителами к SYCP3 (белый). Линейно расположены три фрагмента хроматина, идентифицированные с помощью FISH с зондами длиной ~164 т.п.н. (желтый), ~163 т.п.н (красный), ~160 т.п.н (зеленый). Суммарная длина трех фрагментов хроматина 9,5 мкм. Bar - 5 мкм.

 

 

I.3. ДИНАМИКА ПЕТЕЛЬ ХРОМАТИНА В СПЕРМАТОЦИТАХ I ПОРЯДКА

НА ПРОТЯЖЕНИИ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОФАЗЫ I МЕЙОЗА

Рис 3. Хромосома 17 человека. Красным и желтым цветом показана локализация уникальных фрагментов хромосомы 17 длиной 160 т.п.н. (желтый) и 90 т.п.н. (красный), к которым были использованы ДНК-зонды для исследования динамики укладки хроматина в структуре мейотической хромоcомы на разных стадиях профазы I мейоза.

 

 

 

Рис 4. Динамика структурной организации петель хроматина. FISH-анализ с ДНК-зондами к уникальным фрагментам хромосомы 17 длиной 160 т.п.н. (желтый) и 90 т.п.н. (красный). Окрашивание хроматина DAPI (синий), СК (зеленый); FISH с ДНК-зондом 160 т.п.н. (желтый), с ДНК-зондом 90 т.п.н. (красный). А – поздняя зиготена; Б — ранняя пахитена; В — средняя пахитена; Г — поздняя пахитена; Д средняя диплотена; Е — поздняя диплотена; A` – E` - схематическое отображение преобразований хроматина на стадиях профазы I мейоза. Bar - 5 мкм.

 

I.4. ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДЛИНЫ ПЕТЕЛЬ ХРОМАТИНА В ПРОФАЗЕ I МЕЙОЗА ТЕПЛОКРОВНЫХ ПОЗВОНОЧНЫХ ОТ КОМПОЗИЦИОННОГО СОСТАВА ДНК.

 

В изохорных компартментах изученных геномов человека, курицы и золотистого хомячка обнаружена обратно пропорциональная зависимость длины сравнительных петель ДНК от уровня содержания GC-пар. Для разных композиционных изохор геномов человека и курицы оценено количество генов в сравнительных петлях ДНК и выявлена почти полная их корреляция по данному параметру (Сизова Т.В., Карпова О.И., 2016).

 

II. МЕЙОТИЧЕСКАЯ СТЕРИЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА

Бесплодие фиксируется, по разным данным, в 10-15% семей. Около 50% случаев обусловлено мужским бесплодием (Курило, 2014; Foresta et al., 2001). По данным литературы, шансы получения тестикулярных сперматозоидов для использования их в программе ИКСИ у пациентов с необструктивной аз