КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 18-74-10091
НазваниеИдентификация новых мишеней для диагностики и терапии онкологических заболеваний, связанных с нарушениями системы Polycomb
РуководительЧетверина Дарья Александровна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии гена Российской академии наук, г Москва
| Период выполнения при поддержке РНФ | 07.2021 - 06.2023 |
Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными (30).
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-210 - Молекулярная генетика
Ключевые словаpolycomb, репрессия транскрипции, ДНК-связывающие белки, транскрипционные факторы, рак.
Код ГРНТИ34.15.23
СтатусУспешно завершен
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Персонализированная медицина нуждается в существенных прорывах как в понимании механизмов, лежащих в основе заболеваний, так и в современных способах быстрой идентификации молекулярных причин заболевания. В идеале каждому пациенту должна подбираться оптимальная комбинация терапевтических средств, обеспечивающих наиболее эффективное лечение. Онкологические заболевания имеют наиболее разнообразный набор причин их возникновения и вовлеченных в этот процесс факторов. Превращение нормальных клеток в раковые сопровождается нарушениями в транскрипции генов, в том числе снижением экспрессии онкосупрессоров.
Группа консервативных белков у многоклеточных, объединенных под названием Polycomb (Polycomb group, PcG), обеспечивает специфичную репрессию транскрипции. В большом проценте злокачественных трансформаций наблюдаются мутации и/или нарушения уровня экспрессии белков группы PcG. В настоящее время в процессе разработки и валидации находится множество терапевтических средств (пептидов и низкомолекулярных химических соединений), которые ингибируют активность PcG. Однако подавление основных активностей PcG-комплексов может часто приводить к непредвиденным нарушениям функционирования клеток.
В ходе выполнения Проекта 2018 разработана программа для биоинформатического анализа мутаций, приводящих к гиперчувствительности раковых клеток при ингибировании активности PRC2. В ходе выполнения Проекта 2021 данное приложение будет адаптировано к анализу генов, кодирующих компоненты PRC1-комплекса. Для белков человека ZNF131 и ZNF281 будет выяснена их роль в привлечении PcG-репрессоров на хроматин. На дрозофилиной модели будет завершено исследование интерактомов PcG-ассоциированных ДНК-связывающих белков Zeste, Adf1, Combgap и Psq. Впервые будет продемонстрирована роль фактора Crol в рекрутировании PcG-репрессоров на хроматин. Полученные данные позволят лучше понять механизмы активности ДНК-связывающих факторов, участвующих в привлечении репрессоров группы Polycomb на хроматин и роли PcG-белков в канцерогенезе.
Ожидаемые результаты
В ходе осуществления проекта будут получены новые данные о механизмах действия ДНК-связывающих белков, необходимых для рекрутирования PcG-комплексов на хроматин у человека и дрозофилы (как модельной системы). Нарушения в этих процессах приводят к возникновению множества социально значимых заболеваний, прежде всего онкологических. Исследованные в ходе выполнения проекта ДНК-связывающие белки могут в дальнейшем быть использованы как мишени для прогнозирования, диагностики и терапии в различных приложениях персонализированной медицины. Кроме того, усовершенствование разработанной ранее программы для биоинформатического анализа данных позволит установить генетические маркеры чувствительности раковых клеток к подавлению активности комплекса PRC1.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2021 году
За отчетный период установлены полногеномные профили связывания PRE-ассоциированных белков Zeste, Adf1, Combgap и Psq в клетках линии S2 D. melanogaster. Были выявлены мотивы связывания данных факторов и проанализировано их перекрытие с различными ДНК-регуляторными элементами – активными промоторами, PRE, инсуляторами и энхансерами. Обнаруженные нами ранее взаимодействия белков Zeste, Adf1, Combgap и Psq методом IP/MS были подтверждены методом ко-иммунопреципитации-Western-blot анализа. Были подтверждены взаимодействия между Combgap и субъединицами комплексов NELF и TFIID, между Psq и компонентами комплекса SWI/SNF, между Adf1 и субъединицами комплекса медиатор. С использованием линии с мутацией в гене сombgap показано, что данный фактор необходим для рекрутирования NELF на хроматин в ряде исследованных точек. Методом RNAseq обнаружены гены, транскрипция которых изменяется при делеции гена сrol. Показано, что Crol репрессирует транскрипцию генов HOX-кластера. Изменения, происходящие в транскриптоме при делеции сrol схожи с изменениями, которые происходят при мутации генов, кодирующих другие известные ДНК-связывающие рекрутеры Polycomb-репрессоров – факторов Pho и Spps. С помощью метода ChIP-seq показано, что делеция гена сrol приводит к усилению обогащения метки активного хроматина H3K27ac в местах связывания Crol. Была адаптирована ранее созданная программа для изучения роли субъединиц PRC1 в линиях рака с использованием данных проекта DepMap. В результате был идентифицирован ряд генов, мутации в которых приводили к гиперчувствительности раковых клеток при нокауте субъединиц комплекса PRC1.
Публикации
1. Четверина Д., Воробьева Н., Мазина М., Фаб Л., Ломаев Д., Головнина А., Могила В., Георгиев П., Зиганшин Р., Ерохин М. Comparative interactome analysis of the PRE DNA-binding factors: purification of the Combgap, Zeste, Psq, and Adf1 associated proteins Cellular and Molecular Life Sciences, - (год публикации - 2022)
2. - Ученые нашли участки ДНК, которые влияют на механизм включения и выключения генов ТАСС, 23 ИЮН 2021, 12:05 (год публикации - )
3. - Генетическое окружение заставило гены «замолчать» Газета.ru, 23 июня 2021, 14:14 (год публикации - )
4. - ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ОКРУЖЕНИЕ ЗАСТАВИЛО ГЕНЫ «ЗАМОЛЧАТЬ» Научная Россия, 23.06.2021 15:00 (год публикации - )
5. - Регуляторы работы генов действуют по-разному в зависимости от генетического окружения Полит.ру, 24 июня 2021, 12:00 (год публикации - )
6. - Генетическое окружение заставило гены «замолчать» NANO NEWS NET, 25 июня, 2021 - 15:42 (год публикации - )
7. - Соседствующие последовательности ДНК могут блокировать работу генов InScience, 24 июня, 2021 (год публикации - )
Аннотация результатов, полученных в 2022 году
За отчетный период с помощью анализа ChIP-seq мы показали, что делеция гена crol приводит к значительному снижению связывания его белкового партнера, фактора Fs(1)h, с многими участками хроматина. Зависимость рекрутирования белка Fs(1)h от Crol наблюдается как в геномных локусах, подвергающихся репрессии Polycomb и имеющих модификацию H3K27me3, так и вне зарепрессированных доменов, в том числе на активных промоторах и потенциальных энхансерах. Мы продемонстрировали, что делеция гена crol нарушает репрессию маркерного гена white сайленсерами bxdPRE и evePRE в трансгенах. Кроме того, показано, что мутация сайтов связывания Сrol в ДНК-последовательности evePRE также нарушает репрессию. Для анализа наличия прямых взаимодействий между белками NELF A, B, E и Combgap методом Y2H, были созданы векторы, в которых открытые рамки считывания белков NELF A, B, E были слиты с активационным или с ДНК-связывающим доменами дрожжевого белка GAL4. В результате Y2H анализа были обнаружены взаимодействия между субъединицами B и E, A и B. Детектирован слабый уровень взаимодействия в случаях пар Combgap-NELF B и Combgap-NELF E. С помощью баз данных KMplot и TNMplot проведен анализ наличий нарушений экспрессии субъединиц комплекса PRC1 (Polycomb repressive complex 1) при разных типах рака. Для нескольких типов рака мы показали, что некоторые субъединицы комплекса PRC1 показывают схожую друг с другом картину изменений и имеют либо повышенную, либо пониженную экспрессию, что коррелирует с определенным клиническим прогнозом. Используя данные базы данных RNAi DepMap, мы продемонстрировали, что данные RNAi полностью повторяют анализ CRISPR/Cas9 в случае высокой эффективности RNAi.
Публикации
1. Ерохин М., Браун Л., Ломаев Д., Воробьева Н., Чжан Л., Фаб Л., Мазина М., Кулаковский И., Зиганшин Р., Шедл П., Георгиев П., Сун М., Кассис Д., Четверина Д. Crol contributes to PRE-mediated repression and Polycomb group proteins recruitment in Drosophila Nucleic Acids Research, 2023 May 4; Online ahead of print. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1093/nar/gkad336
2. Ерохин М.,Могила В., Ломаев Д., Четверина Д. Polycomb Recruiters Inside and Outside of the Repressed Domains International Journal of Molecular Sciences, 24(14), 11394 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/ijms241411394
3. Чен М., Ли Дж., Чжан Л., Ван Л., Ченг С., Цзи Х., Алтилия С., Дин Х., Цай Г., Алтомаре Д., Штутман М., Байрум С.Д., Макинтош С.Г., Феоктистов А., Сошникова Н., Могила В.А., Татарский В., Ерохин М., Четверина Д., и др., Броуде Е.В., Ронинсон И.Б. CDK8 and CDK19: positive regulators of signal-induced transcription and negative regulators of Mediator complex proteins Nucleic Acids Research, gkad538 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1093/nar/gkad538
4. Четверина Д.А., Воробьева Н.Е., Дьерфи Б., Штиль А.А., Ерохин М.М. Analyses of Genes Critical to Tumor Survival Reveal Potential 'Supertargets': Focus on Transcription Cancers, - (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/cancers15113042
5. - Раскрыты неизвестные функции белков, управляющих активностью генов ТАСС Наука, - (год публикации - )
6. - Белки, заставляющие гены «замолчать», оказались функционально более разносторонними, чем считалось Поиск, - (год публикации - )
7. - БЕЛКИ, ЗАСТАВЛЯЮЩИЕ ГЕНЫ «ЗАМОЛЧАТЬ», ОКАЗАЛИСЬ ФУНКЦИОНАЛЬНО БОЛЕЕ РАЗНОСТОРОННИМИ, ЧЕМ СЧИТАЛОСЬ Научная Россия, - (год публикации - )
8. - Белки, заставляющие гены «замолчать» Умная Россия, - (год публикации - )
9. - Показаны подробности работы белков, регулирующих работу генов InScience, - (год публикации - )
10. - Раскрыты неизвестные функции белков, управляющих активностью генов ТАСС НАУКА, 29 ИЮЛ 2022, 11:45 (год публикации - )
11. - Белки, заставляющие гены «замолчать», оказались функционально более разносторонними, чем считалось Газета научного сообщества "Поиск", 29.07.2022 (год публикации - )
12. - БЕЛКИ, ЗАСТАВЛЯЮЩИЕ ГЕНЫ «ЗАМОЛЧАТЬ», ОКАЗАЛИСЬ ФУНКЦИОНАЛЬНО БОЛЕЕ РАЗНОСТОРОННИМИ, ЧЕМ СЧИТАЛОСЬ «Научная Россия» - электронное периодическое издание, 29.07.2022 12:30 (год публикации - )
13. - Белки, заставляющие гены «замолчать» Умная Россия, 20 августа, 2022 (год публикации - )
14. - Показаны подробности работы белков, регулирующих работу генов InScience, Пн 01 августа, 2022 (год публикации - )
Возможность практического использования результатов
не указано