Санкт-Петербургский филиал Института общей генетики им. Н.И. Вавилова

Лаборатория генетического моделирования болезней человека
заведующий лабораторией – к.б.н. Алексей Петрович Галкин

 

Тема: Исследование наследственных заболеваний человека и разработка подходов к их терапии на модельных объектах
Основными направлениями работы лаборатории являются:

  1. Разработка системы для скрининга белков, блокирующих болезнетворную агрегацию PrP (прионные заболевания) и пептида AB (болезнь Альцгеймера) с использованием модельного объекта – дрожжей Saccharomyces cerevisiae
  2. Исследование межбелковых и междоменных взаимодействий, контролирующих процесс прионизации у дрожжей.
  3. Изучение функций эволюционно консервативного гена sbr Drosophila melanogaster, мутации в котором вызывают нарушения расхождения хромосом и нарушение долговременной памяти.

 

 

 

Химерный белок PrP-GFP способен образовывать

нанофибриллы (зеленая флуоресценция)

в цитоплазме клеток Saccharomyces cerevisiae.

 

В лаборатории ведутся исследования амилоидных белков млекопитающих в гетерологичной системе S. cerevisiae, c использованием  тест-системы, позволяющей по видимым критериям (рост-отсутствие роста на селективной среде) детектировать наличие или отсутствие агрегатов белка PrP млекопитающих в дрожжевой системе. Данная система впервые дает возможность проводить массовый скрининг белков и химических агентов, регулирующих формирование болезнетворных агрегатов PrP.


Аналогичная система разрабатывается для скрининга белков, блокирующих конформационные переключения амилоидного пептида «бета», агрегация которого вызывает одну из широко распространенных форм старческого слабоумия – болезнь Альцгеймера. Проводимые исследования имеют не только фундаментальное, но и прикладное значение, поскольку направлены на поиск потенциальных терапевтических средств против амилоидных заболеваний млекопитающих.

В работе используется широкий спектр методов генной инженерии и анализа кДНК-библиотек, методы классической генетики дрожжей и анализа конформации белков in vivo и in vitro. Исследования проводятся совместно с лабораторией физиологической генетики.

Работа поддержана международными грантами: CRDF-Министерство образования РФ, «Fogarty», а также РФФИ. В 2004г. оформлена заявка на патент Российской Федерации.

 

Тема: Тест-система для генетической токсикологии у дрожжей Saccharomyces cerevisiae

Основные направления работы:

  1. Совершенствование альфа-теста – тест-системы для генетической токсикологии, основанной на использовании способности дрожжевых клеток переключать тип спаривания под действием генотоксических факторов.
  2. Использование альфа-теста для поиска экзогенных и эндогенных факторов, влияющих на стабильность генома.

 

Представления о связи мутационного процесса с механизмами репарации генетического материала восходят к физиологической гипотезе М. Е. Лобашева. Согласно современным представлениям, мутация является результатом ошибочной репарации ДНК, несущей первичное повреждение. Первичные повреждения ДНК способны не только изменять кодирующие свойства ДНК и приводить в конечном итоге к возникновению мутаций или индуцировать рекомбинацию, что часто служит причиной возникновения врожденных и онкологических заболеваний. Первичные повреждения также могут иметь собственное фенотипическое проявление, негативным образом влияя на репликацию ДНК и реализацию генетической информации.

Для изучения процесса превращения первичного повреждения в мутацию необходимо иметь адекватные методы выявления и сопоставления первичных и наследуемых изменений генетического материала. Несмотря на то, что существует множество тестов для исследования генетической активности различных физических и химических агентов, ни один из них не позволяет одновременно выявлять и прослеживать дальнейшую судьбу первичных повреждений ДНК. Кроме того, используемые тест-системы обычно узко специализированы. От недостатков такой «узкой специализации» свободен так называемый альфа-тест, разработанный для гетероталличных дрожжей S. cerevisiae. Он основан на «незаконной» гибридизации штаммов одинакового (α) типа спаривания и позволяет учитывать широкий спектр наследственных изменений: точковые мутации, хромосомные аберрации, потери одного плеча или целой хромосомы, рекомбинацию, направленную конверсию. Кроме того, альфа-тест учитывает первичные повреждения в локусе МАТ, которые проявляются фенотипически как временный не наследуемый тип спаривания а. Эти повреждения устраняет затем репарация. Таким образом, изучение эффектов мутагенов различной природы в альфа-тесте позволяет проследить судьбу первичного повреждения от момента возникновения до его фиксации в виде мутации и изучить молекулярные механизмы, участвующие в этом процессе.