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 21-74-10018
НазваниеМолекулярные основы синдрома Тричера Коллинза-Франческетти.
РуководительВеличко Артем Константинович, 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 - 06.2024 |
Конкурс№61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-208 - Молекулярная биология
Ключевые словарепарация ДНК, ядрышко, апоптоз, транскрипция, стабильность генома, рибосомопатии
Код ГРНТИ34.15.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Рибосомопатии представляют собой наследственные тканеспецифические заболевания, возникающие в результате мутаций рибосомных белков или факторов, вовлеченных в биогенез рибосом. Было предложено несколько моделей для объяснения того, как дисфункция аппарата синтеза белка так по-разному проявляется на фенотипическом уровне. Все большее количество исследований на моделях различных рибосомопатий показывает, что сигналы «рибосомного стресса» приводят к активации p53-зависимых сигнальных путей в определенных типах клеток. Ключевым последствием этого является ограниченная клеточными и тканевыми типами p53-опосредованная остановка клеточного цикла и/или апоптоз. Однако индуцированные рибосомным стрессом механизмы, которые приводят к активации p53 и, соответственно, к поражению одних клеток и сохранению других, до сих пор неизвестны.
Одним из распространенных типов рибосомопатий является синдром Тричера Коллинза-Франческетти (далее - синдром Тричера Коллинза) – тяжелое врожденное заболевание, частота которого составляет 1 случай на 50 000 новорожденных. Характерные аномалии, связанные с синдромом Тричера Колинза, заключаются в черепно-лицевой деформации и включают гипоплазию челюстных скул, косоглазие, волчью пасть и деформацию ушной раковины. В подавляющем (более 90%) числе случаев синдром вызывается мутациями в гене TCOF1, который кодирует локализующийся в ядрышке фосфопротеин. Считается, что мутации TCOF1, приводящие к снижению уровня его экспрессии или частичной потери функциональности, приводят к потере пролиферативного потенциала и p53-зависимому апоптозу клеток нервного гребня, что и обуславливает патогенез синдрома Тричера Коллинза.
До сих пор белок TCOF1 рассматривался только в качестве фактора процессивности РНК-полимеразы I, синтезирующей рибосомную РНК. Соответственно, и механизм развития синдрома Тричера Коллинза связывался с «рибосомным стрессом», т.е. с невозможностью поддерживать на необходимом уровне биогенез рибосом. В то же время, данные последних нескольких лет (в том числе и нашей лаборатории) свидетельствуют в пользу того, что более важную роль TCOF1 играет в процессах поддержания стабильности генома. Более того, некоторые косвенные данные говорят о том, что TCOF1 является далеко не только ядрышковым белком, но может быть вовлечен и во внеядрышковые ядерные процессы. Представленный проект направлен на изучение роли белка TCOF1 в клеточном ответе на генотоксический стресс, как возможном механизме патогенеза синдрома Тричера Коллинза.
Планируемые в рамках проекта исследования позволят, во-первых, улучшить наше понимание механизмов клеточного ответа на стресс, оперирующих как в ядрышке, так и, в целом, в ядре эукариотической клетки, и, во-вторых, по-новому взглянуть на молекулярные механизмы, лежащие в основе развития синдрома Тричера Коллинза, причиной которого являются мутации в гене TCOF1.
Ожидаемые результаты
В ходе реализации проекта будет идентифицирована и исследована функциональная роль белка TCOF1 в клеточном ответе на повреждения ДНК, возникающие при различных типах стресса. Кроме того, будет выявлена и охарактеризована роль белка TCOF1 в регуляции пространственной организации рибосомных генов в норме и в условиях клеточного стресса. Предполагаемая работа безусловно актуальна с точки зрения фундаментальной науки, поскольку позволит лучше понять, как TCOF1 влияет на регуляцию ответа на повреждения, репарацию и пространственную организацию ДНК, в частности, во время эмбриогенеза и привести к получению новых оригинальных данных о биологии TCOF1. Кроме того, работа может иметь потенциально и прикладное значение. Химическое ингибирование или нокаут p53 у эмбрионов мышей с недостаточностью TCOF1 приводило к полному нивелированию фенотипа синдрома Тричера Коллинза. Тем не менее, повсеместно экспрессируемый р53 является маловероятной терапевтической мишенью. Будущие исследования должны прояснить роль других вовлеченных проапоптотических путей, и способствовать идентификации дополнительных нижележащих от p53 эффекторов, коррелирующих с фенотипом синдрома Тричера Коллинза, и которые могли бы стать подходящими мишенями с точки зрения терапии.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2021 году
1. Продемонстрировано, что в условии разных типов генотоксического повреждения рДНК, белок TOPBP1 транслоцируется в ядрышко клеток и оккупирует рибосомные гены Treacle/TCOF1-зависимым образом.
2. С помощью метода Proximity ligation assay in situ показано, что белки TOPBP1 и Treacle/TCOF1 образуют между собой белковый комплекс.
3. С помощью метода иммунопреципитации хроматина показано, что комплекс Treacle/TCOF1-TOPBP1 необходим для рекрутинга факторов репарации к рДНК при разных типах генотоксического стресса.
4. Продемонстрировано, что белок TOPBP1 в составе комплекса с Treacle/TCOF1 проявляет свойства жидкостного конденсата.
5. Обнаружено, что в условии транскрипционной репрессии повторы рибосомных генов организуются в петли.
Публикации
Аннотация результатов, полученных в 2022 году
1. Продемонстрировано, что белок Treacle обладает способностью к фазовому разделению и образованию биомолекулярных конденсатов с жидкостными свойствами.
2. Показано, что способность Treacle формировать биомолекулярные конденсаты реализуется за счет его С-терминального и гиперфосфорилированного центрального доменов.
3. Продемонстрировано, что конститутивное взаимодействие Treacle и TOPBP1 достигается за счет способности Treacle формировать биомолекулярные конденсаты.
4. Также показано, что для конститутивного связывания TOPBP1 с каплей Treacle, последний должен быть фосфорилирован казеин киназой 2 по серинам 1190/1191.
5. Обнаружено, что сам TOPBP1 не влияет на каплеформирование Treacle, а также на жидкостные свойства капли Treacle.
6. Установлено, что активация ответа на повреждение ДНК регулируется количеством TOPBP1 связанного с каплей Treacle.
7. Продемонстрировано, что способность Treacle к образованию конденсатов критически необходима для взаимодействия с TOPBP1 и активации ответа на повреждение рДНК при генотоксическом стрессе.
8. Доказано, что биомолекулярный конденсат Treacle-TOPBP1 необходим для обеспечения репарации рибосомных генов в условии их генотоксического повреждения.
Публикации