КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
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 19-74-30003

НазваниеЭпигенетические механизмы биологических процессов и их роль в патогенезе онкологических заболеваний

РуководительКирпичников Михаил Петрович, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова», г Москва

КонкурсКонкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными (33)

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Эпигенетические исследования призваны установить молекулярные механизмы включения/ выключения генов и адаптивной регуляции функции генома. Актуальными являются эпигенетические исследования регуляции генов, продукты которых вовлечены в патогенез различных, и, в частности, онкологических заболеваний. Новым этапом развития медицинской генетики является формирование эпигенетического подхода, в котором геном описывается как динамичная программа, реализуемая в условиях строго упорядоченных регуляторных взаимоотношений между генами и их продуктами (РНК, белками, надмолекулярными структурами). Задачами проекта являются исследования на молекулярном уровне фундаментальных эпигенетических механизмов функционирования клеток эукариот, многие из которых лежат в основе развития онкологических заболеваний и дают основу для разработки новых подходов к диагностике онкологических заболеваний и идентификации новых мишеней противораковых препаратов следующего поколения. Наши исследования направлены на анализ эпигенетической регуляции транскрипции и репарации генов про-опухолевыми фактороми FACT и PARP1, а также регулятором транскрипции онкосупрессором р53. Будет изучена роль архитектурных белков семейства HMGB и линкерных гистонов в регуляции конформационной динамики хроматина, в том числе во время транскрипции. Новизна проекта определяется постановкой актуальных и практически значимых задач, нацеленных на установление особенностей взаимодействия факторов FACT, PARP1 и р53 друг с другом и с нуклеосомами, т.е. структурами, которые потенциально способны модулировать активацию генов, в том числе при развитии патологий. В рамках проекта взаимодействия FACT, PARP1 и р53 с хроматином будут охарактеризованы как со структурной (влияние на структуру эпигенетически отличающихся нуклеосом), так и с функциональной (влияние на процесс транскрипции) точек зрения. С использованием современных физико-химических методов микроскопии одиночных частиц и их комплексов на основе Фёрстеровского резонансого переноса энергии (FRET), анализа электрофоретической подвижности в геле (в том числе с измерением FRET на уровне отдельных молекул), футпринтинга, методов интегративного моделирования и криоэлектронной микроскопии будут определены механизмы действия факторов FACT, PARP1 и р53 на структуру нуклеосом, в том числе в присутствии регуляторных белков, вариантов гистонов и их пост-трансляционных модификаций. Будет определен вклад внутренней подвижности нуклеосом и тетрасом в динамику данных процессов и изучены предпосылки активации регулируемых этими белками генов на уровне нуклеосом. Будет проведено исследования влияния фактора FACT на транскрипцию нуклеосомной ДНК, содержащей различные повреждения ДНК, и будет определена роль различных участков гистонов в этом процессе. В ходе решения технических, методических и фундаментальных научных задач по ходу проекта будут существенно усовершенствованы методики микроскопии одиночных частиц и их комплексов на основе FRET для изучения конформационной динамики нуклеосом, а также уточнены динамические модели организации нуклеосом, включая детали внутренней динамики нуклеосом, субнуклеосом (тетрасом и гексасом) и строения линкерной области ДНК. Полученная нами информация о функционировании FACT и PARP1 на молекулярном и нуклеосомном уровне послужит основой для определения механизмов действия противоопухолевых препаратов. Будет существенно уточнен механизм действия противоопухолевых соединений кураксинов, мишенью которых является FACT, на формирование альтернативных структур ДНК, а также изучено влияние нуклеосом-связывающих пептидов в качестве ингибиторов FACT. Будут определены механизмы действия противоопухолевых препаратов олапариба и велипариба на структуру и стабильность комплексов PARP1 со структурно различными нуклеосомами. Результаты проекта могут служить в качестве основы для последующей разработки оригинальных технологий персонифицированной диагностики и лечения онкологических заболеваний.

Ожидаемые результаты
В рамках проекта будут определены молекулярные основы функционирования про-опухолевого факторов FACT и PARP1, онкосупрессора p53, архитектурных белков семейства HMGB и линкерных гистонов при эпигенетической регуляции генов в хроматине на уровне нуклеосом и изучены механизмы модуляции активности этих белковых комплексов различными факторами. Взаимодействия FACT, PARP1 и р53 с хроматином будут охарактеризованы как со структурной (влияние на структуру нуклеосом), так и с функциональной (влияние на процесс транскрипции) точек зрения. С использованием современных физико-химических методов (микроскопия одиночных частиц и их комплексов на основе Фёрстеровского резонансого переноса энергии (FRET), анализ электрофоретической подвижности в геле (в том числе с измерением FRET на уровне отдельных молекул), футпринтинг, методы интегративного моделирования, криоэлектронная микроскопия) будут определены механизмы действия факторов FACT, PARP1 и р53 на структуру нуклеосом, в том числе в присутствии вариантов гистонов, регуляторных белков и пост-трансляционных модификаций. Будут определены вклад внутренней подвижности нуклеосом в динамику данных процессов и предпосылки для активации регулируемых этими белками генов на уровне нуклеосом. Будут определены влияния фактора FACT на транскрипцию нуклеосомной ДНК, содержащей различные повреждения ДНК, и роль различных участков гистонов в этом процессе. В проекте будет определен механизм действия противоопухолевых соединений кураксинов, мишенью которых является FACT, на формирование альтернативных структур ДНК в присутствии фактора FACT, а также определено влияние нуклеосом-связывающих пептидов на структуру нуклеосом и на действие фактора FACT. Будут также определены механизмы действия противоопухолевых препаратов олапариба и велипариба, мишенью которых является PARP1, в том числе их влияние на структуру и стабильность комплексов PARP1 со структурно различными нуклеосомами. В ходе решения технических, методических и фундаментальных научных задач по ходу проекта будут существенно усовершенствованы методики микроскопии одиночных частиц и их комплексов на основе FRET для изучения конформационной динамики нуклеосом, а также уточнены динамические модели организации нуклеосом и тетрасом, включая детали внутренней динамики нуклеосом, субнуклеосом (тетрасом и гексасом) и строения линкерной области ДНК. Результаты проекта позволят глубже понять молекулярные механизмы регуляции эпигенетических процессов в хроматине и их роль в развитии патологий, позволят прояснить, как исследуемые в проекте противо- и про-опухолевые факторы вовлечены в эпигенетическую систему регуляции транскрипции хроматина, в том числе и при воздействии противоопухолевых соединений. Результаты проекта могут послужить основой для последующей разработки оригинальных технологий персонифицированной диагностики и контроля лечения онкологических заболеваний.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ