Заведующий лабораторией
Основные направления научной деятельности
• изучение механизмов координированной экспрессии генов в форум-доменах, которые ограниченны горячими точками двухцепочечных разрывов в ДНК (double-stranded breaks, DSBs) в хромосомах человека и дрозофилы;
• выявление истинных ДНКаза-чувствительных сайтов в хромосомах человека и дрозофилы, т.е. сайтов образующихся только после добавления экзогенного фермента и не включающих эндогенно образованные горячие точки DSBs;
• выяснение роли PARP1 в механизмах координированной экспрессии генов в форум-доменах и выявление мультимерных белковых комплексов, образованных PARP1 в клетках человека;
• изучение роли горячих точек DSBs в экспрессии кластеров рибосомных генов человека (rDNA), в образовании канцерогенных транслокаций;
• изучение роли хромосомных контактов кластеров генов rDNA в механизмах эпигенетической регуляции многих генов человека;
• анализ индивидуальных эффектов энхансеров и инсуляторов на экспрессию энхансерных РНК (эРНК) и модификации гистонов в генетических конструкциях, трансфецированных в клетки дрозофилы;
• изучение микробиомов основных типов почв в России;
• выбор эффективных мишеней для технологии генотерапии ВИЧ/СПИДа с помощью РНК-интерференции, основанный на данных глубокого секвенирования когорт больных в России.
Основные научные достижения
• С помощью полногеномного картирования форум-доменов дрозофилы на микроэррей высокой плотности установлено, что эти домены являются единицами одновременного сайленсинга или активации кластеров генов, расположенных в отрезках ДНК длиной 50-200 kb [Tchurikov et al., NAR, 2011]. Концевые области форум-доменов (FT, forum termini) часто расположены в районах интеркалярного гетерохроматина. Кроме того, на границах доменов обнаружено связывание белков Ago1 и Ago2, содержащих малые РНК. С их помощью изменяются эпигенетические метки хроматина, структуры хромосом, а также экспрессия дистантно расположенных генов. Обнаружено, что внутри форум-доменов расположены Pc-домены, содержащие локусы, вовлеченные в раннее развитие. Такая организация является фундаментальным принципом в организации хромосом эукариот.
• Впервые получены данные о том, что смысловые и антисмысловые транскрипты одного из ретроэлементов в герминативных тканях дрозофилы расщепляются с помощью разных механизмов – с помощью РНК-интерференции и с помощью PIWI-пути сайленсинга. Кроме того, получены свидетельства того, что у дрозофилы существует Дайсер-независимый путь РНК-интерференции, а также подобные ей пути, которые ведут к образованию более длинных РНК, чем piРНК [Tchurikov and Kretova, PLoS ONE, 2007, 2011].
• Обнаружено, что энхансеры дрозофилы индуцируют синтез некодирующих РНК в обе стороны от себя в направлении вокруг расположенных промоторов, а инсуляторы ингибируют/блокируют этот синтез РНК [Tchurikov et al., NAR, 2009]. Создана новая удобная модель для количественного анализа транскрипционных событий в генетических конструкциях, содержащих разные элементы, регулирующие транскрипцию. Обнаружено, что разные инсуляторы дрозофилы эффективно взаимодействуют друг с другом, подавляя синтез энхансерных РНК. В условиях, исключающих влияние геномного окружения (на трансфецированных генетических конструкциях), выявлены эпигенетиченские метки гистонов, вызванные действием энхансеров и инсуляторов.
• Обнаружено, что форум-домены человека ограничены не только горячими точками DSBs, но и местами связывания PARP1 и HNRPA2B1. Гены, расположенные в этих доменах, экспрессируются координированно.
• Обнаружены девять горячих точек DSBs (“Плеяды”) в кластерах генов rDNA в хромосомах человека. Плеяды расположены в некодирующем межгенном спейсере (IGS). Они являются самыми хрупкими местами в хромосомах человека. Обнаружено, что профили Плеяд и профили гистоновой метки -H2AX, которая является надежным биомаркером разрывов в ДНК in vivo, совпадают. Это характерно как для покоящихся клеток (resting cells), так и для быстро делящихся клеток, что свидетельствует о том, что наблюдаемые разрывы не связаны с репликацией и происходят in vivo.
• Найдено, что места связывания UBF-1, маркера транскрипционно активных кластеров rDNA, и гистоновой метки -H2AX совпадают и эпигенетически наследуются в метафазных хромосомах, если во время предыдущего клеточного цикла кластер был активным. Полученные данные свидетельствует о том, что горячие точки разрывов в ДНК в генах rDNA расположены только в активно транскрибируемых кластерах и существует механизм их наследования в цепи клеточных делений. Результаты свидетельствуют о том, что в хромосомах человека происходят физиологические разрывы в ДНК, которые связаны с активной транскрипцией. Высказана гипотеза, согласно которой Плеяды являются местами “загрузки” сложных пред-образованных тороидных регуляторных РНК-белковых комплексов, для которой необходимы двухцепочечные разрывы ДНК. Данные о связывании целого ряда важных факторов транскрипции в области Плеяд подтверждают это предположение. Это – новая концепция в регуляции экспрессии генов [Tchurikov et al., Sci. Rep. 2016].
• Выбраны консервативные мишени в геноме ВИЧ-1 для создания таргетной генотерапии ВИЧ/СПИДа с помощью РНК-интерференции. Идентичные мишени обнаружены как в штаммах ВИЧ-1 субтипа А у больных в России, так и во многих других странах. Созданы кассетные генетические конструкции и препараты Дайсера, эффективно поражающие эти мишени [Kretova et al, Biotechniques, 2012; AIDS Res. Hum. Retroviruses, 2017].