Главная страница Карта сайта Контактная информация

Главная » Кафедра » Темы научных исследований »

Хроматин как бионаносистема

Появление и быстрое развитие методов картирования пространственной структуры хроматина позволило установить взаимосвязь топологии и функциональной активности генома, а также принцип иерархичности в трёхмерной укладке интерфазной хромосомы. Исследования, выполненные на целом ряде эукариотических организмов, показывают, что хромосома довольно чётко разделена на ряд следующих друг за другом глобулярных доменов (т.н. топологически ассоциированные домены, ТАДы), которые могут как взаимодействовать друг с другом, образуя пространственные ассоциаты, так и находиться в относительной изоляции от других участков хромосомы. Пограничные области ТАДов являются активно транскрибируемыми регионами, а в дрозофиле ещё и участками, значительно обогащёнными инсуляторными белками. Силы, поддерживающие внутреннюю структуру ТАДов на сегодняшний день остаются неизвестны, однако не исключено, что целостность топологического домена поддерживается в том числе множественными «точечными» контактами между регуляторными участками (энхансеры) и промоторами генов, локализованных внутри данного ТАДа, что, согласно современной парадигме, является критически важным для правильной регуляции транскрипции большинства генов.
Ранее по данной тематике нами был выполнен ряд работ, посвящённых изучению пространственной организации хроматина курицы и мыши, в результате чего были получены следующие оригинальные результаты:

  • Впервые было осуществлено сравнение пространственной конфигурации домена альфа-глобиновых генов в нескольких типах клеток, включая культивируемые пре- эритробласты, не экспрессирующие глобиновые гены, и те же клетки после индукции терминальной эритроидной дифференцировки, что позволило проследить за изменениями в пространственной организации домена, напрямую связанными с активацией транскрипции глобиновых генов.
  • Описан феномен «поглощения» тканеспецифичными доменами открытого типа близлежащих генов с соответствующим изменением экспрессионной программы этих генов.
  • Был изучен спектр пространственных взаимодействий домена бета- глобиновых генов кур в эритроидных клетках 3х- и 9ти-дневных куриных эмбрионов, а также эмбриональных фибробластах. На основании полученных результатов построены модели пространственной организации домена в этих клетках. Впервые продемонстрировано, что привлечение глобиновых генов к активаторному хроматиновому комплексу (хроматиновому хабу) не является обязательным для обеспечения активной транскрипции этих генов. Также показано, что не всегда привлечение промотора гена в хроматиновый хаб коррелирует с активацией гена.
  • Были разработаны новые методы картирования и количественного описания пространственных хроматиновых комплексов, включающих архитектурные и регуляторные элементы генома. Кроме того, были внесены значительные дополнения и поправки в стандартную модель процедуры 3С.
  • Предложена новая модель процесса коммуникации регуляторных элементов генома, основанная на предположении о динамичной природе их контактов.

В настоящее время в области изучения топологии хроматина мы работаем по нескольким направлениям:

  • Полногеномное картирование пространственных контактов точек начала репликации в эмбриональных стволовых клетках мыши. Результаты этой работы позволят судить о пространственной организации репликативного аппарата в масштабе всего генома, что может внести значительный вклад в понимание механизмов поддержания структуры интерфазной хромосомы.
  • Полногеномное исследование пространственной структуры интерфазного хроматина в ряде клеточных линий дрозофилы (в том числе с применением протоколов для анализа топологии хроматина в отдельно взятых клетках). Основной целью этих исследований является выяснение вопроса о том, является ли положение топологически ассоциированных доменов универсальным для разных клеточных типов одного организма, и если нет, то что именно детерминирует положение границ данного ТАДа. Кроме того, в ходе этой работы мы планируем описать причины возникновения сверхдальних (длиной более 2 м.п.н) контактов участков генома дрозофилы.
  • Исследование масштабных изменений пространственной укладки хроматина в ходе дифференцировки мужских половых клеток дрозофилы.
  • Картирование трёхмерной структуры хроматина социальной амёбы Dictyosteliumdiscoideum – одного из самых древних модельных эукариотических организмов. Это направление нашей работы находится на стыке биологии хроматина и эволюционной геномики. Целью работы является выявление эволюционной консервативности обнаруженных на данный момент принципов укладки интерфазного хроматина.
  • Создание управляемого инженерного геномного локуса на основе домена бета-глобиновых генов человека в неэритроидной клеточной линии для изучения вклада диффузии и трэкинга энхансосомы в процесс энхансер-промоторной коммуникации. Подобная искусственная модельная система может стать мощным инструментом в исследовании как кинетических характеристик коммуникации элементов генома, так и роли отдельных белковых ансамблей в этом процессе.

Англоязычные публикации за период с 2009 г.

  1. Kantidze OL, Razin SV (2009) Chromatin loops, illegitimate recombination, and genome evolution. Bioessays 31, 278-286
  2. Klochkov DB, Gavrilov AA, Vassetzky YS, Razin SV. (2009) Early replication timing of the chicken alpha-globin gene domain correlates with its open chromatin state in cells of different lineages. Genomics 93, 481-486
  3. Eivazova ER, Gavrilov A, Pirozhkova I, Petrov A, Iarovaia OV, Razin SV, Lipinski M, Vassetzky YS. (2009) Interaction in vivo between the two matrix attachment regions flanking a single chromatin loop. J. Mol. Biol. 386, 929-937
  4. Iarovaia OV, Borounova VV, Philonenko ES, Kantidze OL, Vassetzky YS, Razin SV. (2009)  In embryonic chicken erythrocytes actively transcribed alpha globin genes are not associated with the nuclear matrix. J. Cell. Biochem. 106, 170-178.
  5. Gavrilov AA, Razin SV (2009) Formaldehyde fixation of cells does not greatly reduce the ability to amplify cellular DNA. Anal. Biochem. 390, 94-96.
  6. Kantidze OL, Kamalyukova IM, Razin SV. (2009) Association of the mammalian transcriptional regulator kaiso with centrosomes and the midbody. Cell Cycle 8, 2303-2304.
  7. Arcangeletti MC, Rodighiero I, De Conto F, Gatti R, Orlandini G, Ferraglia F, Motta F, Covan S, Razin SV, Dettori G, Chezzi C. (2009) Modulatory effect of rRNA synthesis and ppUL83 nucleolar compartmentalization on human cytomegalovirus gene expression in vitro. J. Cell. Biochem. 108, 415-442.
  8. Gursky Y, Bibilashvili R, Minashkin M, Krasnov A, Deikin A, Ermolkevich T, Popov A, Verbovaya L, Rutkevich N, Shevelev A, Georgieva S, Razin SV, Goldman I, Sadchikova E. (2009) Expression of full-length human pro-urokinase in mammary glands of transgenic mice. Transgenic Res.18, 747-756.
  9. Gavrilov A, Eivazova E, Priozhkova I, Lipinski M, Razin S, Vassetzky Y. (2009) Chromosome Conformation Capture (from 3C to 5C) and Its ChIP-Based Modification. Methods Mol Biol 567, 171-188.
  10. Philonenko ES, Klochkov DB, Borunova VV., Gavrilov AA, Razin SV, Iarovaia OV. (2009) TMEM8 – a non-globin gene entrapped in the globin web. Nucl. Acids Res. 37, 7394-7406.
  11. Gavrilov AA, Zukher IS, Philonenko ES, Razin SV, Iarovaia OV. (2010) Mapping of the nuclear matrix-bound chromatin hubs by a new M3C experimental procedure. Nucl. Acids Res. 38, 8051-8060.
  12. Velichko AK, Kantidze OL, Razin SV. (2011) HP1α is not necessary for the structural maintenance of centromeric heterochromatin. Epigenetics. 6, 380-387.
  13. Arcangeletti MC, Rodighiero I, Mirandola P, De Conto F, Covan S, Germini D, Razin S, Dettori G, Chezzi C. (2011) Cell-cycle-dependent localization of human cytomegalovirus UL83 phosphoprotein in the nucleolus and modulation of viral gene expression in human embryo fibroblasts in vitro. J Cell Biochem. 112, 307-317.
  14. Markova E.N., Kantidze O.L., Razin S.V. (2011) Transcriptional Regulation and Spatial Organisation of theHuman AML1/RUNX1 Gene. J. Cell. Biochem. 112, 1997–2005.
  15. Velichko A.K., Lagarkova M.A., Philonenko E.S., Kiselev S.L., Kantidze O.L., Razin S.V. (2011) Sensitivity of human embryonic and induced pluripotent stem cells to a topoisomerase II poison etoposide. Cell Cycle 10, 2035-2037.
  16. Gavrilov A.A., Philonenko E.S., Iarovaia O.V., Razin S.V. (2011) Dynamic nature of active chromatin hubs. Biopolymers and Cell 27 (5), 364-368.
  17. Rubtsov M.A., Glukhov S.I., Allinne J., Pichugin A., Vassetzky E.S., Razin S.V., Iarovaia O.V. (2011) Treatment of lymphoid cells with the topoisomerase II poison etoposide leads to an increased juxtaposition of AML1 and ETO gene on the surface of nucleoli. Biopolymers and Cell 27 (5), 398-403
  18. Razin S.V., Gavrilov A.A., Pichugin A., Lipinski M., Iarovaia O.V., Vassetzky Y.S. (2011) Transcription factories in the context of the nuclear and genome organization. Nucl. Acids Res. 39, 9085-92.
  19. Ioudinkova E.S., Ulianov S.V., Bunina D., Iarovaia O.V., Gavrilov A.A., Razin S.V. (2011) The inactivation of the p gene in chicken erythroblasts of adult lineage is not mediated by packaging of the embryonic part of the alpha-globin gene domain into a repressive heterochromatin-like structure. Epigenetics 6, 1481-1488.
  20. Lorenzo P.I., Brendeford E.M., Gilfillan S., Gavrilov A.A., Leedsak M.,, Sergey V. Razin S.V., Eskeland, R. Sæther T., Gabrielsen O.S. (2011) Identification of c-Myb Target Genes in K562 Cells Reveals a Role for c-Myb as a Master Regulator. Genes & Cancer OnlineFirst, published on December 7, 2011 as doi:10.1177/1947601911428224
  21. Gavrilov A.A., Razin S.V., Iarovaia O.V. (2012) C-methods to study 3D organization of the eukaryotic genome. Biopolymers and Cell 28, 245-251.
  22. Ulianov S.V., Markova E.N., Gavrilov A.A., Razin S.V. (2012) Insulators in vertebrates: regulatory mechanisms and chromatin structure. Biopolymers and Cell 28, 252-260.
  23. Velichko AV, Petrova NV, Kantidze OL, Razin SV. (2012) Dual effect of heat shock on DNA replication and genome integrity. Mol Biol Cell 23, 3450-3460.
  24. Markova EN, Kantidze OL, Razin SV. (2012) Transcription of the AML1/ETO chimera is guided by the P2 promoter of the AML1 gene in the Kasumi-1 cell line. Gene 510, 142-146.
  25. Ulyanov SV, Gavrilov AA, Razin SV. (2012) Spatial organization of the chicken beta-globin gene domain in erythroid cells of embryonic and adult lineages. Epigenetics and Chromatin 5 (1), 16.
  26. Ioudinkova E.S., Barat A., Pichugin A., Markova E., Sklyar I., Pirozhkova I., Robin C., Lipinski M., Ogryzko V., Vassetzky Y.S., Razin S.V. (2012) Distinct Distribution of Ectopically Expressed Histone Variants H2A.Bbd and MacroH2A in Open and Closed Chromatin Domains. PLoS ONE 7,  e47157
  27. Gavrilov AA, Gushchanskaya ES, Strelkova O., Zhironkina O., Kireev II, Iarovaia OV, Razin SV. (2013) Disclosure of a structural milieu for the proximity ligation reveals the elusive nature of an active chromatin hub. Nucleic Acids Res. 41, 3563-3575.
  28. Gavrilov A.A., Golov A.K., Razin S.V. (2013) Actual ligation frequencies in the chromosome conformation capture procedure. PLoS ONE  8, e60403.
  29. Velichko AK, Markova EN, Petrova NV, Razin SV, Kantidze OL. (2013) Mechanisms of heat shock response in mammals. Cellular and Molecular Life Sciences 70, 4229-4241.
  30. Razin SV, Gavrilov AA, Ioudinkova ES, Iarovaia OV. (2013) Communication of genome regulatory elements in a folded chromosome. FEBS Letters 587, 1840–1847.
  31. Glukhov S.I., Rubtsov M.A., Alexeyevsky D.A., Alexeevski A.V., Razin S.V., Iarovaia O.V. 2013 The Broken MLL Gene Is Frequently Located Outside the Inherent Chromosome Territory in Human Lymphoid Cells Treated with DNA Topoisomerase II Poison Etoposide. PLoS ONE, 8 (9), e75871.
  32. Gavrilov А.А., Chetverina H.V., Chermnykh E.S., RazinS.V., Chetverin A.B. (2014) Quantitative analysis of genomic element interactions by molecular colony technique. Nucleic Acids Res. 42(5):e36.
  33. Petrova NV, Velichko AK, Kantidze OL, Razin SV. (2014) Heat shock-induced dissociation of TRF2 from telomeres does not initiate a telomere-dependent DNA damage response. Cell Biol Int. 2014 38, 675-681.
  34. Razin SV, Gavrilov AA. (2014) Chromatin without the 30-nm fiber: Constrained disorder instead of hierarchical folding. Epigenetics 9, 653-657.
  35. Allinne J, Pichugin A, Iarovaia O, Klibi M, Barat A, Zlotek-Zlotkiewicz E, Markozashvili D, Petrova N, Camara-Clayette V, Ioudinkova E, Wiels J, Razin SV, Ribrag V, Lipinski M, Vassetzky YS. (2014) Perinucleolar relocalization and nucleolin as crucial events in the transcriptional activation of key genes in mantle cell lymphoma. Blood. 123, 2044-2053.
  36. Gushchanskaya ES, Artemov AV, Ulyanov SV, Logacheva MD, Penin AA, Kotova ES, Akopov SB, Nikolaev LG, Iarovaia OV, Sverdlov ED, Gavrilov AA, Razin SV. (2014) The clustering of CpG islands may constitute an important determinant of the 3D organization of interphase chromosomes. Epigenetics 15;9(7). [Epub ahead of print]. 


версия для печати

Ближайшие события


Весь календарь »

Изменения календаря

Если произошли какие-то изменения в программе - эти изменения появятся в данном блоке
29.03.2014 День открытых дверей для абитуриентов
15.10.2013 День открытых дверей для студентов 2-го курса
15.10.2013 Зачисление на кафедру студентов 2 курса

Посмотреть еще »














© 2017 Кафедра молекулярной биологии
Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова
- создание сайта,
                         v1.2005, v2.2012