Молекулярная биология и генетика

 

Предложен механизм дифференцировки в растениях на примере морфогенеза соцветия сложноцветных. Разработана комплексная математическая модель развития цветка и побега цветковых растений. Определена полная нуклеотидная последовательность одиннадцати гомеозисных генов, кодирующих факторы транскрипции MADS-box семейства.Показано, что гены CDM46 и CDM44 участвуют в дифференцировке клеток цветковых меристем, лепестков и плодолистиков хризантемы, а ген CDM44, кроме того, определяет формирование тычинок хризантемы. (ЦБ РАН, Международный биотехнологический центр МГУ, Московский научный центр по культуре и информационным технологиям)

Осуществлена цитогенетическая идентификация хромосом льна и проведена хромосомная локализация его рибосомных генов. Сравнительный анализ геномов культурного ряда и ряда дикорастущих видов льна позволил уточнить их систематическое положение и эволюционные взаимоотношения, что открывает принципиально новые возможности для генетического исследования и селекции новых сортов этой хозяйственно важной культуры. (ИМБ РАН)

Открыт новый, широко представленный в эухроматиновых районах политенных хромосом дрозофилы коактиватор транскрипции Е(у)3, который одновременно ингибирует транскрипцию генов, находящихся в гетерохроматине. Белок незаменим и эволюционно консервативен. (ИБГ РАН, ИМБ РАН)

Установлено, что в процессе эволюции генома дрозофилы новые тканеспецифичные гены могут возникнуть путем захвата промотора чужого негомологичного гена, экспрессирующегося в той же ткани. Детально описаны этапы возникновения нового гена. (ИМГ РАН)

Предложена и экспериментально доказана модель репликации линейной ДНК с ковалентно замкнутыми теломерами. (ЦБ РАН)

Сформулирована концепция, согласно которой белковые факторы терминации 1-го класса у высших организмов представляют собой функциональные аналоги тРНК, выполняя в рибосоме декодирующие функции. Получены экспериментальные доказательства в пользу этих представлений. (ИМБ РАН)

Обнаружена зависимость эффективности сворачивания синтезируемой на рибосоме полипептидной цепи в биологически активный белок от скорости синтеза и температуры. Выявлено, что длительность пост-трансляционной фазы сворачивания синтезируемой на рибосоме полипептидной цепи не зависит от этих факторов. (ИБ РАН)

Обнаружен первый собственно геномный инсулятор между локусами yellow и аchaete -scute complex (AS -C). Он содержит два сайта связывания белка Su(Hw), обладает всеми ранее описанными свойствами инсуляторов. Найденный инсулятор функционален и влияет на экспрессию генов AS-C in vivo. (ИБГ РАН)

Разработан способ диагностики вирусных инфекций с помощью метода молекулярных колоний, обеспечивающий надежное обнаружение одиночных молекул вирусных ДНК и РНК в цельной крови и их прямой подсчет. (ИБ РАН)

Обнаружен новый молекулярный механизм распределения гетерохроматина у позвоночных, предполагающий прямое взаимодействие хроматин-конденсирующего белка с гистонами, контролируемое модификациями гистонов и пограничными элементами. (ИМБ РАН)

Установлен механизм регуляции сплайсинга одного из рибосомных белков человека (S26). Полученные данные позволяют заключить, что регуляция сплайсинга пре-мРНК рибосомного белка S26 происходит по принципу обратной связи, согласно которому избыток свободного рибосомного белка S26 в клетке связывается с первым интроном своей пре-мРНК и тем самым ингибирует сплайсинг. (ИХБФМ СО РАН)

Получен эффективный продуцент рекомбинантной РНК-зависимой РНК- полимеразы вируса гепатита С – ключевого фермента жизненного цикла вируса. Отработаны условия препаративного выделения и оптимизирована система определения активности фермента. Обнаружен ряд новых эффективных ингибиторов фермента на основе производных α- и β -пирогаллоловых альдегидов. Охарактеризован механизм взаимодействия ингибиторов с ферментом. (ИМБ РАН)

В образце многолетнемерзлых отложений в древнем штамме псевдомонады А-19-1 обнаружен транспозон Tn5060, являющийся предшественником современного клинического транспозона Tn21, несущего детерминанты множественной лекарственной устойчивости. (ИМГ РАН)

Сконструирован первый Zn²⁺-содержащий ингибитор РНКаз. Ингибирование РНКазы 3’-N-гидроксимочевина-дезокситимидин-5’-фосфатом усиливается в 30 раз в присутствии ионов цинка. Этот результат открывает возможность разработки общей стратегии ингибирования не содержащих металлов ферментов комплексами металлов. (ИМБ РАН)

Построена карта доменной организации гена дистрофина человека и впервые дана прямая цитологическая демонстрация специфических доменов. Показано, что этот протяженный ген (2,5 Мb) организован в 9 петель, разделенных областями прикрепления к ядерному скелету. (ИБГ РАН)

Обнаружены новые домены в хромосомах эукариот – форум-домены, выяснена их природа. Эти домены, имеющие длину 50-150 kb, ограничены районами, которые связывают белковые комплексы, вовлеченные в механизмы хромосомного сайленсинга. Таким образом, форум-домены являются единицами генного сайленсинга и связывание регуляторных белковых комплексов на их границах приводит к «выключению» всех генов, расположенных в данных доменах. Это – фундаментальный принцип в организации хромосом эукариот, позволяющий координировано регулировать экспрессию генов в больших сегментах хромосом. (ИМБ РАН)

Обнаружено, что транскрипционный фактор Nrf2, отвечающий за активацию экспрессии защитных генов на окислительный стресс, мигрирует между ядром и цитоплазмой в комплексе с белком-ингибитором. Связывание белка-ингибитора ядерным белком протимозином-альфа приводит к высвобождению транскрипционного фактора Nrf2 человека и активации экспрессии генов. ( НИИ ФХБ МГУ)

Показано, что аденовирусный ген Е4 участвует в определении видоспецифичности размножения аденовирусов и не обладает опухолеродной активностью. Впервые показано, что белки, кодируемые правой частью аденовирусного генома, вносят свой вклад в состав аденовирусных опухолевых антигенов. (ИБГ РАН)

Показано, что SS генотип тяжелой цепи нейрофиламентов является фактором риска развития бокового амиотрофического склероза и фактором более быстрого прогрессирования заболевания в русской популяции. Результаты важны для диагностики заболевания и прогноза его течения. (ИМГ РАН)

Выявлена связь между полиморфизмом генов белка-переносчика эфиров холестерина и параоксаназы и предрасположенностью к развитию эссенциальной гипертензии (в популяциях русских и татар). (ИБиГ УНЦ РАН)

Разработан и реализован новый эффективный алгоритм сравнения аминокислотной последовательности и профиля семейства гомологичных белков, основанный на последовательном построении «якорей» - участков сильного сходства. (ИМПБ РАН, ИМБ РАН, ИБ РАН, Harvard University, США)

Завершено построение эффективного компьютерного алгоритма поиска вегетативных промоторов в геноме E. сoli, что позволяет получить уникальную информацию о локализации возможных мест синтеза нетранслируемых РНК. (ИБК РАН)

Установлена взаимосвязь между полиморфизмом генов GSTM1(0/0), CYP2E1, CYP2E1, интерлейкинов и их рецепторов и риском развития инфильтративного и фиброзно-кавернозного туберкулеза. Получены данные о влиянии GSTM1(0/0)-, CYP2E1(ins96+/-)-, CYP2E1(Ins96+/+)- генотипов на активацию процессов апоптоза и «сдвига» иммунного ответа по Th2 пути. (ИБиГ УНЦ РАН)

Биохимия

 

Разработана схема метаболизма азотистых соединений на основе структурно-химических закономерностей, обнаруженных в сети реакций метаболизма. Сформулирована концепция использования путей метаболизма азотистых соединений для исследований по функциональной протеомике.

Установлено, что бактериальный фактор роста - белок pf - осуществляет частичную деградацию клеточных стенок бактерий M.luteus, что свидетельствует о его энзиматических свойствах и возможном участии в метаболизме стенки. Полученные

 

данные открывают новые возможности в исследовании латентного туберкулеза.

Выявлен механизм тепловой денатурации связанного с актином тропомиозина, который объясняет различные физиологические эффекты двух кардиомиопатических мутаций в тропомиозине, одна из которых вызывает лишь легкую сердечную недостаточность, а другая приводит к тяжелой кардиомиопатии с летальным исходом. Полученные данные могут быть использованы при разработке дифференциальной диагностики патологических состояний миокарда. (ИНБИ РАН)

Обнаружена новая форма запасания фосфата в клетках прокариот - в виде водонерастворимых солей фосфата магния для галофильных архей Halobactarium salinarium и Halorubrum distributum и водонерастворимых солей фосфата калия для галотолерантной эубактерии Brevibacterium аntiquum. (ИБФМ РАН)

Установлены основные закономерности транспорта метаболитов через клеточные мембраны дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Дан анализ степени корреляции дыхательной активности клеток с уровнем оксалоацетата в митохондриях. Разработаны новые методические подходы к измерению активности транспортных процессов с помощью эндогенных сопряженных ферментных систем. (ПИБР ДагНЦ РАН)

Построена математическая модель общей системы ферментативной регуляции обмена гликогена в мышечной клетке. Модель состоит из 118 уравнений и описывает все известные реакции, участвующие в расщеплении и в регуляции расщепления гликогена; она необходима для более глубокого и полного понимания самого процесса и регуляторных механизмов, определяющих метаболизм гликогена. (ИТЭБ РАН)

Получены новые данные о регуляции экспрессии матриксных металлопротеиназ компонентами системы фибринолиза, свидетельствующие о принципиальной возможности регуляции функции желатиназы В урокиназой. (РКНПЦ МЗ РФ, МГУ)

Установлен молекулярный механизм антиканцерогенного действия морских алкалоидов поликарпинов, тормозящих трансформацию эпидермальных клеток человека при действии на них канцерогенных факторов и опухолевых промоторов. Поликарпин и его синтетический аналог индуцируют апоптоз эпидермальных клеток мыши линии JB6 Cl 41 P+, активируя фактор р53 (фосфорилирование по Ser 6, 9, 15, 20, 37, 46 и 392) через JNK-киназный сигнальный путь. (ТИБОХ ДВО РАН, Хормеловский институт, США)

Показано, что полиовирусная инфекция может вызывать повреждение митохондрий, выход из них цитохрома с и последующую активацию каспазы-9 и каспазы-3. При продуктивной вирусной инфекции осуществление апоптозной программы прерывается благодаря антиапоптозной активности вируса, которая обусловлена аберрантным процессингом прокаспазы-9. В результате зараженная клетка гибнет не от апоптоза, а при явлениях некроза. (Институт полиомиелита и вирусных энцефалитов РАМН)

Исследованы внеклеточные нуклеиновые кислоты и особенности их циркуляции в крови здоровых доноров и больных раком молочной железы. Показано, что не менее 95% циркулирующих нуклеиновых кислот здоровых доноров связаны с поверхностью клеток крови, а у больных они обнаруживаются только в плазме крови и не связаны с поверхностью клеток. Такое распределение циркулирующих нуклеиновых

 

кислот крови обнаружено впервые и может быть использовано для разработки диагностики рака. (ИХБФМ СО РАН)

Выявлена и охарактеризована аденилатциклазная сигнальная система у одноклеточных эукариот, чувствительная к гормонам и организованная как и у высших эукариот из трех функциональных белков – рецептора, тетеротримерного G-белка и аденилатциклазы. (ИЭФБ РАН)

 

Установлено, что кальцийактивируемые протеиназы цитозоля (кальпаины I и II), выделенные из гомогенатов цельных амфипод Gammaridae, по физико-химическим свойствам обнаруживают большое сходство с кальпаинами, выделенными из тканей рыб и млекопитающих, что указывает на определенную эволюционную консервативность этих ферментов. Это подтверждает тот факт, что процесс Са²⁺-активируемого протеолиза происходил уже на ранних этапах эволюции. (ИБ КарНЦ РАН)

Выяснен механизм действия одного из ключевых ферментов липоксигеназного пути растений - «гетеролитической гидропероксидлиазы». Показано, что фермент является не лиазой, а изомеразой, катализирующей гомолитическую перегруппировку 13-гидроперекиси a-линоленовой кислоты в короткоживущий полуацеталь, спонтанно распадающийся с образованием енола и альдегида.(КИББ КазНЦ РАН)

Исследована каталитическая активность желтой лакказы гриба Pleurotus ostreatus D1 по отношению к ряду полициклических ароматических углеводородов. Впервые показана способность лакказы катализировать окисление флуорантена. Установлена способность этого фермента окислять антрацен, флюорен, пирен и бенз[a]пирен. (ИБФРМ РАН)

Обнаружен не описанный ранее класс оксидоредуктаз, произошедший из широко распространенного класса трех-субъединичных молибдоптериновых оксидоредуктаз путем добавления к ним четырех новых субъединиц. Наличие оперонов этого класса сцеплено с отсутствием оперона bc ₁-цитохромного комплекса и с наличием оперона терминальной оксидазы некоторого, гомологически обособленного класса. Следовательно, существуют электрон-транспортные цепи, где оксидоредуктазы указанного класса переносят электроны от хинола на подвижный периплазматический е -переносчик вместо bc ₁-цитохромного комплекса. (ИФПБ РАН)

 

Микробиология

 

Описан новый порядок Nautiliales, представляющий рано обособившуюся филогенетическую ветвь в классе Proteobacteria. В новый порядок входят литоавтотрофные микроорганизмы, использующие энергию молекулярного водорода и углерод углекислого газа гидротермального происхождения. Представители Nautiliales широко распространены в гидротермах и являются поставщиками органического углерода для червей-полихет рода Alvinella, массовой формы беспозвоночных - эндемиков глубоководных гидротерм. (ИНМИ РАН)

На основании изучения филотипа, генотипа и фенотипа дано описание 14 новых видов и 5 новых родов облигатно морских бактерий (Pseudoalteromonas agarivorans, Shewanella fidelis i, Glaciecola mesophila, Marinomonas primoryensis и др.). Эти бактерии являются продуцентами разнообразных биологически активных метаболитов, от ферментов до антибиотиков. (ТИБОХ ДВО РАН)

Составлен баланс процессов образования и окисления метана в анаэробной зоне Черного моря. Общее количество метана в воде составляет 45,18· 10¹¹ молей или 72,3 тераграммов метана. Современный метаногенез в водной толще оценивается величиной 6,29·10¹¹ молей в год, а суммарная годовая величина анаэробного окисления метана в воде превышает его продукцию на 1,48·10¹¹ моля. Дефицит метана покрывается в основном за счет выделения из холодных метановых сипов континентального склона. Продукция биогенного метана в верхнем слое осадков значительно ниже и составляет 27,66·10⁷ молей в год. Основная часть этого метана участвует в образовании кристаллогидратов в глубоководных донных осадках, где имеются благоприятные термобарические условия. (ИНМИ РАН)

Установлено, что бактерии рода Rhodococcus активно аккумулируют цезий при росте на среде с н -гексадеканом в широком диапазоне концентраций катионов калия и цезия. Обоснована возможность использования иммобилизованных на твердом носителе клеток этих микроорганизмов для оптимизации процесса биоаккумуляции ионов цезия в технологиях очистки промышленных вод, загрязненных радионуклидами и нефтепродуктами. (ИЭГМ УрО РАН)

Установлены биохимические критерии, характеризующие состояние активной жизнедеятельности и анабиотическое состояние мицелиальных грибов. Для анабиотического состояния характерно преобладание в мембранах фосфатидилхолина, а при активной жизнедеятельности - фосфатидилэтаноламина и в цитозоле клеток - маннита. Установленные закономерности позволяют определить стадию развития грибов и используются в биотехнологии при определении жизнеспособности посевного материала. (ИНМИ РАН)

Расшифрована первичная структура О-специфичных поверхностных полисахаридов двух видов бактерий рода Azospirillum. Эти макромолекулы являются основными детерминантами, обеспечивающими адсорбцию и распознавание растений-партнеров азоспирилл при формировании ассоциативных ризосферных ценозов. Полученные результаты существенны для понимания молекулярных механизмов взаимодействия микроорганизмов и растений, а также внутривидовой классификации бактерий. (ИБФРМ РАН)

Биотехнология

 

В экспериментах на лабораторных животных продемонстрировано, что рекомбинантный полипептид эндостатин, полученный в трансгенных животных или в эукариотических клетках, способен эффективно блокировать неоангиогенез. (ИБГ РАН)

Созданы рекомбинантные аналоги микробной L-аспарагиназы из бактерии Erwinia carotovora с заменами в области активного сайта фермента. Полученные белки отличаются сниженной относительной глутаминазной активностью как по сравнению с белком дикого типа, так и с другими известными аспарагиназами. Поскольку ассоциированная глутаминазная активность ответственна за многие нежелательные побочные эффекты, сопровождающие клиническое применение аспарагиназ, можно полагать, что полученные аналоги будут обладать улучшенными терапевтическими свойствами. (ЦБ РАН, НИИ Биомедицинской химии РАМН, ИКАН РАН)

Изучены ферменты из103 штаммов морских грибов и нескольких сот штаммов морских бактерий, выделенных из различных мест обитания, преимущественно в районе Курильских островов. Найдены продуценты как отдельных ферментов, так и их комплексов, расщепляющих углеводсодержащие соединения.(ТИБОХ ДВО РАН)

Показано, что колонизация растений ассоциативными бактериямиувеличивает ростовые и морфогенетические показатели растений и приводит к повышению их устойчивости к фитопатогенным микроорганизмам и гербицидам. Эти бактерии перспективны для использования в экологически чистой биотехнологии защиты растений от биогенных и антропогенных стрессовых факторов. (ИБХ РАН)

Показано, что бактериальные онкогены, трансформирующие высшие растения, могут инициировать процесс неопластической трансформации животных. Как агробактериальные векторы, так и онкогены растений rolC и rolB вызывают появление опухолеподобных структур у эмбрионов морских ежей. Доказана экспрессия этих генов в клетках трансгенных морских ежей, при этом достоверно увеличивается пролиферативная активность таких клеток. Результаты указывают на сходство процессов неопластической трансформации растений и животных. (ИБМ и БПИ ДВО РАН)

 

 

Получен высокопродуктивный штамм каллусной культуры клеток смолевки татарской (Silene tatarica L.) – продуцент экдистероидов; показана необходимость учета внутривидовой генотипической изменчивости по уровню синтеза 20-гидроксиэкдизона при выборе растений-доноров для введения в культуру клеток. (ИБ КомиНЦ УрО РАН)

Разработан способ получения соматических зародышей гречихи культурной, который позволяет в сжатые сроки (через 2 мес.) получать высокий выход генетически однородных растений. (КИББ КазНЦ РАН)

Проведены комплексные медико-биологические исследования отечественных полиоксиалканоатов, синтезированных Ralstonia eutropha. В экспериментах in vitro и in vivo доказана биологическая безопасность полимеров в виде мембран и шовных нитей и пригодность для биомедицинских применений. (ИБФ СО РАН, ВНИИ ТиИО МЗ РФ)

Получены новые клеточные продукты: «полный эквивалент кожи» и «эквивалент дермальный» - для заживления ран различной этиологии. (ИНЦ РАН)

Показано широкое распространение и высокая метаболическая активность термофильных нефтеокисляющих, метанобразующих и других микроорганизмов в высокотемпературных нефтяных пластах (60- 65^оС), и впервые проведены опытно-промышленные испытания, доказавшие возможность активации образования нефтевытесняющих соединений микроорганизмами в условиях высокотемпературных месторождений. На экспериментальном участке месторождения Даган (Китай) получено дополнительно более 4000 тонн нефти. (ИНМИ РАН)