Изучение роли хроматин-ремоделирующего фактора SWI/SNF в нейрональных процессах у дрозофилы
- Авторы: Деев Р.В.1, Чмыхало В.К.1, Степанов Н.Г.1,2, Лебедева Л.А.1, Шидловский Ю.В.1,2
-
Учреждения:
- Институт биологии гена Российской академии наук
- Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 460-461
- Раздел: Материалы конференции
- URL: https://ogarev-online.ru/2313-1829/article/view/256243
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623247
- ID: 256243
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Комплексы SWI/SNF представляют собой семейство АТФ-зависимых комплексов ремоделирования хроматина, состоящих по крайней мере из 15 субъединиц, которые регулируют экспрессию многих генов. Разнообразие состава комплекса обеспечивается посредством комбинаторной сборки комплекса из субъединиц гомологичных семейств, которые выполняют разнообразные дополнительные функции. В ходе нейрогенеза обнаружены специфичные для различных стадий развития комплексы SWI/SNF: они найдены в стволовых клетках, нейрональных прогениторных клетках и постмитотических дифференцированных нейронах. В частности, комплексы SWI/SNF, специфичные для нейрональных прогениторных клеток, необходимы для контроля их деления. В нейронах комплексы SWI/SNF необходимы для пластичности мозга взрослого человека и вносят вклад в регуляторные генетические механизмы, которые обусловливают высшую нервную деятельность мозга, в частности, обучение и память. На сегодняшний день эпигененетическая регуляция экспрессии генов в нейронах изучена недостаточно.
Мутации в субъединицах комплекса приводят к развитию патологий. Так, мутации субъединиц ARID1A, ARID1B у человека приводят к развитию синдрома Коффина–Сириса, который является редким врождённым мультисистемным генетическим заболеванием, характеризующимся прежде всего задержкой в развитии и умственной отсталостью. В изучении синдрома Коффина–Сириса в настоящее время имеются затруднения с модельными системами. Использование дрозофилы в качестве модельного объекта можно назвать перспективным по ряду причин. Данный вид хорошо изучен в качестве модельного организма и является подходящим для исследования патологий развития нервной деятельности, являясь недорогим модельным объектом, который позволяет отслеживать как частные особенности, характерные для вида, так и общие закономерности для типа отклонений. Также в качестве модельного объекта дрозофила обладает большим числом ортологов генов, вызывающих нарушения нейронального развития у человека. Действительно, было показано, что нокдаун генов, кодирующих субъединицы комплекса у дрозофилы, приводит к нарушению формирования долговременной памяти.
В данной работе мы изучаем роль субъединиц SAYP, osa комплекса в различных молекулярных процессах в нейронах мозга дрозофилы. В работе используется несколько подходов для изменения уровня факторов SAYP, osa в нейронах: тканеспецифичный нокдаун, тканеспецифическая деградация белка, получение нуль-аллелей. С помощью метода CRISPR/Cas9 мы получили новые аллели генов osa и SAYP. Эти аллели кодируют функциональные белки, которые могут подвергаться направленной деградации в определённой ткани и в определённый момент времени. Мы изучаем изменения профиля экспрессии генов, состояния хроматина, привлечения факторов транскрипции на хроматин, целостности ДНК при удалении указанных факторов из нейронов. Также изучается состояние долговременной памяти у взрослых мух и нейрогенез на различных стадиях развития. Работа позволит глубже понять роль эпигенетического регулятора SWI/SNF в развитии патологий нервной системы, а также в целом в развитии и функционировании нервной системы высших эукариот.
Ключевые слова
Полный текст
Комплексы SWI/SNF представляют собой семейство АТФ-зависимых комплексов ремоделирования хроматина, состоящих по крайней мере из 15 субъединиц, которые регулируют экспрессию многих генов. Разнообразие состава комплекса обеспечивается посредством комбинаторной сборки комплекса из субъединиц гомологичных семейств, которые выполняют разнообразные дополнительные функции. В ходе нейрогенеза обнаружены специфичные для различных стадий развития комплексы SWI/SNF: они найдены в стволовых клетках, нейрональных прогениторных клетках и постмитотических дифференцированных нейронах. В частности, комплексы SWI/SNF, специфичные для нейрональных прогениторных клеток, необходимы для контроля их деления. В нейронах комплексы SWI/SNF необходимы для пластичности мозга взрослого человека и вносят вклад в регуляторные генетические механизмы, которые обусловливают высшую нервную деятельность мозга, в частности, обучение и память. На сегодняшний день эпигененетическая регуляция экспрессии генов в нейронах изучена недостаточно.
Мутации в субъединицах комплекса приводят к развитию патологий. Так, мутации субъединиц ARID1A, ARID1B у человека приводят к развитию синдрома Коффина–Сириса, который является редким врождённым мультисистемным генетическим заболеванием, характеризующимся прежде всего задержкой в развитии и умственной отсталостью. В изучении синдрома Коффина–Сириса в настоящее время имеются затруднения с модельными системами. Использование дрозофилы в качестве модельного объекта можно назвать перспективным по ряду причин. Данный вид хорошо изучен в качестве модельного организма и является подходящим для исследования патологий развития нервной деятельности, являясь недорогим модельным объектом, который позволяет отслеживать как частные особенности, характерные для вида, так и общие закономерности для типа отклонений. Также в качестве модельного объекта дрозофила обладает большим числом ортологов генов, вызывающих нарушения нейронального развития у человека. Действительно, было показано, что нокдаун генов, кодирующих субъединицы комплекса у дрозофилы, приводит к нарушению формирования долговременной памяти.
В данной работе мы изучаем роль субъединиц SAYP, osa комплекса в различных молекулярных процессах в нейронах мозга дрозофилы. В работе используется несколько подходов для изменения уровня факторов SAYP, osa в нейронах: тканеспецифичный нокдаун, тканеспецифическая деградация белка, получение нуль-аллелей. С помощью метода CRISPR/Cas9 мы получили новые аллели генов osa и SAYP. Эти аллели кодируют функциональные белки, которые могут подвергаться направленной деградации в определённой ткани и в определённый момент времени. Мы изучаем изменения профиля экспрессии генов, состояния хроматина, привлечения факторов транскрипции на хроматин, целостности ДНК при удалении указанных факторов из нейронов. Также изучается состояние долговременной памяти у взрослых мух и нейрогенез на различных стадиях развития. Работа позволит глубже понять роль эпигенетического регулятора SWI/SNF в развитии патологий нервной системы, а также в целом в развитии и функционировании нервной системы высших эукариот.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источник финансирования. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 20-14-00201.
Об авторах
Р. В. Деев
Институт биологии гена Российской академии наук
Email: yul.biogen@yandex.ru
Россия, Москва
В. К. Чмыхало
Институт биологии гена Российской академии наук
Email: yul.biogen@yandex.ru
Россия, Москва
Н. Г. Степанов
Институт биологии гена Российской академии наук; Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)
Email: yul.biogen@yandex.ru
Россия, Москва; Москва
Л. А. Лебедева
Институт биологии гена Российской академии наук
Email: yul.biogen@yandex.ru
Россия, Москва
Ю. В. Шидловский
Институт биологии гена Российской академии наук; Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)
Автор, ответственный за переписку.
Email: yul.biogen@yandex.ru
Россия, Москва; Москва
Список литературы
Дополнительные файлы
