Изменения архитектуры хроматина при психических расстройствах

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 проекта 21-74-10102

НазваниеИзменения архитектуры хроматина при психических расстройствах

Руководитель Храмеева Екатерина Евгеньевна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» , г Москва

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; 04-201 - Структурная, функциональная и эволюционная геномика

Ключевые слова Хроматин, мозг, Hi-C, ATAC-seq, RNA-seq, расстройства аутистического спектра, РАС, шизофрения, регуляция экспрессии генов, GWAS

Код ГРНТИ34.15.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Психические расстройства напрямую или косвенно затрагивают существенную часть населения мира. Несмотря на высокую социальную значимость, эффективные методы терапии до сих пор не найдены, а механизмы развития этих заболеваний до конца не ясны. Большинство генетических вариантов, ассоциированных с риском развития психических расстройств, находятся в некодирующей части генома. Считается, что эти варианты оказывают опосредованное влияние через регуляцию экспрессии генов, и выявление механизмов такого влияния требует понимания организации регуляторного ландшафта в человеческом мозге. Предыдущие исследования указывают на важную роль архитектуры хромосом в механизмах развития психических расстройств. Однако все эти исследования были выполнены на образцах здорового мозга в качестве источника данных о конформации хроматина. Наше исследование будет первым, в котором будет проведено прямое сравнение архитектуры хроматина в образцах мозга при психических расстройствах и в контрольных образцах мозга. Однако клеточная гетерогенность затрудняет описание сложной структуры регуляции генов в человеческом мозге. Нейроны и глия демонстрируют различные профили экспрессии генов и доступности хроматина. Поэтому необходим анализ конформации хромосом на клеточном разрешении, чтобы описать всю сложность того, как структура хроматина влияет на профили экспрессии в клетках. Мы используем проточную цитометрию FACS для сортировки нейронов (NeuN+ клетки) и глии (NeuN- клетки), двух основных типов клеток в головном мозге, и определим конформацию хромосом отдельно для каждого клеточного типа в образцах мозга при психических расстройствах и в контрольных образцах мозга. Сопоставление данных о конформации хроматина с экспериментами RNA-seq и ATAC-seq в одних и тех же образцах мозга и типах клеток позволит нам получить полную картину изменений регуляторного ландшафта при психических расстройствах, используя всю информацию о транскрипции, открытости хроматина и изменениях конформации хромосом. Мы определим дифференциально экспрессирующиеся гены, дифференциальные пики ATAC-seq, изменения структуры хроматина у каждого пациента и сопоставим эти данные. Анализ пространственных взаимодействий между генами, ассоциированными с психическими расстройствами, и удаленными регуляторными элементами (энхансерами), их влияние на экспрессию генов, а также роль генетических вариантов в этих взаимодействиях позволит оценить влияние генетических вариантов, связанных с психическими расстройствами, на регуляторный ландшафт. Дополнительные эксперименты в других областях мозга, затронутых психическими расстройствами, позволят нам проанализировать возможные различия в архитектуре хроматина между областями мозга. В результате, наше исследование станет первым в мире всесторонним сравнением архитектуры хроматина и транскрипции между областями мозга при психических расстройствах и в норме.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Черкасов А., Базаревич М., Плетенев И., Ефимова О., Кононкова А., Храмеева Е. Maps of chromatin conformation in the cerebral cortex BIOINFORMATICS OF GENOME REGULATION AND STRUCTURE/SYSTEMS BIOLOGY (BGRS/SB-2022), с. 111-112 (год публикации - 2022)
10.18699/SBB-2022-056

2. Плетенев И., Фархи Е., Храмеева Е., Бирнбаум Р. Whole-genome analysis of epigenetic control of human GABAergic interneuron differentiation BIOINFORMATICS OF GENOME REGULATION AND STRUCTURE/SYSTEMS BIOLOGY (BGRS/SB-2022), с. 124 (год публикации - 2022)
10.18699/SBB-2022-064

3. Смирнов Д.Н., Еременко Е., Штайн Д., Калуски Ш., Ясинска В., Косентино К., Мартинез-Пастор Б., Бротман Я., Мостославский Р., Храмеева Е.Е., Тойбер Д. SIRT6 is a key regulator of mitochondrial function in the brain Cell Death & Disease, номер 14, том 1, страница 35 (год публикации - 2023)
10.1038/s41419-022-05542-w

4. Храмеева Е.Е. Архитектура хроматина и опосредованные ей регуляторные механизмы в различных организмах и модельных системах PROCEEDINGS OF 11TH MOSCOW CONFERENCE ON COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY MCCMB'23. Издательство: IITP RAS. Место издания: Moscow, Порядковый номер: 185 (год публикации - 2023)

5. Плетенев И.А., Базаревич М., Загирова Д.Р., Кононкова А.Д., Черкасов А.В., Ефимова О.И., Тюкачева Е.А., Морозов К.В., Ульянов К.А., Комков Д., Творогова А.В., Голимбет В.Е., Кондратьев Н.В., Разин С.В., Хайтович Ф., Ульянов С.В., Храмеева Е.Е. Extensive long-range polycomb interactions and weak compartmentalization are hallmarks of human neuronal 3D genome Nucleic Acids Research, gkae271 (год публикации - 2024)
10.1093/nar/gkae271

6. Морозов К., Плетенев И., Базаревич М., Ермакова Е., Кононкова А., Ваулин Н., Загирова Д., Черкасов А., Ефимова О., Голимбет В., Тюкачева Е., Комков Д., Кондратьев Н. ., Морозова А., Костюк Г., Разин С., Хаитович Ф., Ульянов С., Храмеева Е. Chromatin folding changes revealed in schizophrenia patients ХРОМОСОМА - 2023. Материалы Международной конференции. Издательство: Новосибирский национальный исследовательский государственный университет. Место издания: Новосибирск, 32 (год публикации - 2023)
10.25205/978-5-4437-1514-8

7. Плетенев И.А., Базаревич М., Загирова Д.Р., Кононкова А.Д., Черкасов А.В., Ефимова О.И., Тюкачева Е.А., Морозов К.В., Ульянов К.А., Комков Д., Голимбет В.Е., Кондратьев Н.В., Разин С.В., Хайтович Ф.Е., Ульянов С.В., Храмеева Е.Е. Дальние взаимодействия хроматина в нейронах коры головного мозга ХРОМОСОМА - 2023. Материалы Международной конференции. Издательство: Новосибирский национальный исследовательский государственный университет. Место издания: Новосибирск, Страницы: 156 (год публикации - 2023)
10.25205/978-5-4437-1514-8

8. Кононкова А.Д., Храмеева Е.Е. ContactHunter: поиск значимых взаимодействий для заданных геномных локусов на основе данных Hi-C PROCEEDINGS OF 11TH MOSCOW CONFERENCE ON COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY MCCMB'23. Издательство: IITP RAS. Место издания: Moscow, Порядковый номер: 14 (год публикации - 2023)

9. Плетенев И.А., Базаревич М., Загирова Д.Р., Кононкова А.Д., Черкасов А.В., Ефимова О.И., Тюкачева Е.А., Морозов К.В., Ульянов К.А., Комков Д.С., Голимбет В.Е., Кондратьев Н.В., Разин С.В., Хайтович Ф.Е., Ульянов С.В., Храмеева Е.Е. Организация хроматина в нейронах коры головного мозга PROCEEDINGS OF 11TH MOSCOW CONFERENCE ON COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY MCCMB'23. Издательство: IITP RAS. Место издания: Moscow, Порядковый номер: 23 (год публикации - 2023)

10. Загирова Д.Р., Плетенев И.А., Базаревич М., Кононкова А.Д., Черкасов А.В., Ефимова О.И., Тюкачева Е.А., Морозов К.В., Ульянов К.А., Комков Д., Голимбет В.Е., Кондратьев Н.В., Разин С.В., Хайтович Ф., Ульянов С.В., Храмеева Е.Е. Topologically Associating Domains and Loops in Human Neurons PROCEEDINGS OF 11TH MOSCOW CONFERENCE ON COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY MCCMB'23. Издательство: IITP RAS. Место издания: Moscow, Порядковый номер: 106 (год публикации - 2023)

11. Загирова Д., Кононкова А., Ваулин Н., Храмеева Е. From compartments to loops: understanding the unique chromatin organization in neuronal cells Epigenetics & Chromatin (год публикации - 2024)
10.1186/s13072-024-00538-6

12. Осетрова М, Ткачев А, Майр В, Ларраз П.Г., Ефимова О, Курочкин И, Стекольщикова Е, Аниканов Н, Фу Дж, Казенав-Гассио А, ..., Гулин А, Васин А, Сарычева А, Владимиров Г, Федорова М , Костюкевич Ю, Николаев Е, Венк М, Храмеева Е, Хайтович Ф Lipidome atlas of the adult human brain Nature Communications (год публикации - 2024)

Публикации