Изучение регуляции экспрессии генов иммунного ответа с участием транскрипционных факторов DEAF1 и Stat92E у D. melanogaster

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 23-24-00567

НазваниеИзучение регуляции экспрессии генов иммунного ответа с участием транскрипционных факторов DEAF1 и Stat92E у D. melanogaster

Руководитель Качаев Заур Мозырович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии гена Российской академии наук , г Москва

Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-208 - Молекулярная биология

Ключевые слова Патогены, транскрипция, регуляторные области, NF-kB, JAK/STAT, IMD путь, Toll путь, DEAF1, Stat92E, факторы транскрипции, коактиваторы, иммунный ответ

Код ГРНТИ34.00.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Клеточный гомеостаз является самым важным фундаментальным процессом для всех живых систем. В этот процесс вовлечено множество различных сигнальных белков. Сигнальные белки объединены в достаточно сложные каскады межбелковых взаимодействий. Такие взаимодействия формируют различные сигнальные пути, которые активно и масштабно участвуют в экспрессии генов. Примером такой системы, вносящий ощутимый вклад в клеточный гомеостаз, является иммунитет. Иммунная система насекомых представляет достаточно удобную модель для изучения гуморального иммунного ответа. Гуморальный иммунный ответ Drosophila melanogaster обеспечивается активацией сигнальных путей IMD и Toll. При этом IMD-путь активируется грамотрицательными бактериями (Грам-), тогда как Toll-путь грибами и грамположительными (Грам+) бактериями. Активация этих путей приводит к индукции генов иммунного ответа и последующему синтезу антимикробных пептидов (AMPs). В настоящем проекте мы планируем исследовать регуляцию экспрессии генов иммунного ответа D. melanogaster с участием транскрипционных факторов DEAF1 (Deformed epidermal autoregulatory factor 1) и Stat92E (Signal-transducer and activator of transcription protein at 92E), после активации гуморального иммунного ответа. Для этого мы будем использовать, разработанную нами, модельную систему активации гуморального ответа на линии клеток Schneider 2 (S2) D. melanogaster. В этой модельной системе IMD-путь активируется Грам- бактерией Escherichia coli, а Toll-путь с помощью Грам+ бактерией Micrococcus luteus. Используя эту модельную систему, мы планируем подробно изучить регуляцию экспрессию генов Drosomycin (Drs), Attacin-A (AttA), Cecropin A1 (CecA1), Metchnikowin (Mtk) и Drosocin (Dro) с участием DEAF1 и Stat92E.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. ГАССА М., СТЕПАНОВ Н.Г., АРТЕМОВА В.Д., КАЧАЕВ З.М., ШИДЛОВСКИЙ Ю.В. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТРАНСКРИПЦИОННЫХ ФАКТОРОВ DEAF1 И SAYP НА ИММУННЫЙ ОТВЕТ У DROSOPHILA MELANOGASTER XXXV ЗИМНЯЯ МОЛОДЁЖНАЯ НАУЧНАЯ ШКОЛА "ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ФИЗИКОХИМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ И БИОТЕХНОЛОГИИ", СЕКЦИЯ 6, стр. 95 (год публикации - 2023)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Мы показали, что DEAF1 и SAYP непосредственно влияют на транскрипцию некоторых генов антимикробных пептидов (AMP). Наши данные свидетельствуют о том, что эти факторы могут регулировать транскрипцию генов AMP как совместно, так и отдельно после активации иммунного ответа с помощью E. coli и M. luteus. Кооперация этих факторов была также подтверждена на уровне хроматина: РНК-интерференция DEAF1 и SAYP приводит к их взаимозависимому привлечению на некоторые гены иммунного ответа. Более того, SAYP непосредственно влияет на рекрутирование ключевого транскрипционного фактора на энхансерную область гена Mtk. Мы исследовали механизмы кросс-активации пути IMD, используя грамположительные бактерии (M. luteus и B. subtilis) и споры гриба M. anisopliae в культуре клеток S2 дрозофилы. Наши результаты показали значительное вовлечение M. luteus в активацию пути IMD в клетках S2, что подтверждается выраженной активацией генов, зависимых от этого пути, а также протеолитическим расщеплением белка Relish, который является ключевым транскрипционным фактором данного пути. Мы также обнаружили высокий уровень рекрутмента Relish на промоторы генов AMP и частичное привлечение этого фактора к генам PGRP. Кроме того, РНК-интерференция Relish привела к значительному снижению уровней транскрипции всех генов AMP и большинства PGRP. Аналогично, мы проанализировали вклад B. subtilis и M. anisopliae в перекрестную активацию пути IMD. Наши данные указывают на то, что как B. subtilis, так и M. anisopliae также активируют путь IMD, хотя и в меньшей степени по сравнению с M. luteus. Споры грибов оказали минимальное влияние на активацию пути IMD по сравнению с грамположительными бактериями. Таким образом, Relish может играть критическую роль в индукции гуморального иммунного ответа в клетках Drosophila S2 после активации иммунного ответа не только грамотрицательными бактериями, но также грамположительными и грибами. Наконец, мы изучили взаимодействие экдизонового каскада с врожденной иммунной системой. Мы обнаружили, что 20-гидроксиэкдизон (20HE) сам по себе не оказывает значительного влияния на иммунную систему. Однако предварительная обработка клеток S2 с использованием 20HE, а затем инкубация с E. coli или M. luteus стимулируют индукцию ограниченного числа генов AMP, таких как Dpt и Drs. В отличие от этого, предварительная обработка гормоном и последующая инкубация клеток S2 с B. subtilis значительно усиливает активацию компонентов как пути Toll (например, Dif и Dorsal), так и пути IMD (например, Relish и IMD). Неожиданно одновременная обработка клеток S2 20HE и всеми тремя бактериями демонстрирует иной паттерн активности, приводя к подавлению индукции гена Dro. Наше исследование показывает, что влияние 20HE на активность иммунных генов варьируется для разных генов и зависит от способа взаимодействия 20HE с патогеном, а также от природы самого патогена

Публикации

1. Ходненко А.П., Лебедева Л.А., Чмыхало В.К., Шидловский Ю.В. Изучение структурно-функциональной организации факторов SAYP, OSA у Drosophila melanogaster СБОРНИК ТЕЗИСОВ Всероссийской научно-студенческой конференции с международным участием, посвященной 120-летию Ф.Ф. Талызина Москва, 29 сентября 2023 (год публикации - 2024)

2. Гасса М., Деев Р. В., Степанов Н.Г., Шидловский Ю.В., Качаев З.М. Изучение регуляции транскрипции генов после активации врожденного иммунного ответа в культуре клеток S2 Drosophila melanogaster ТРУДЫ 65-й Всероссийской научной конференции МФТИ в честь 115-летия Л. Д. Ландау 3–8 апреля 2023 г. (год публикации - 2023)

3. Полунина Ю. А., Праведникова А. Э. , Гасса М., академик РАН Георгиев П. Г., Шидловский Ю. В., Качаев З. М. БАКТЕРИИ ESCHERICHIA COLI И MICROCOCCUS LUTEUS АКТИВИРУЮТ ГЕН CG45045 В ЛИНИИ КЛЕТОК S2 ДРОЗОФИЛЫ ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЖИЗНИ (год публикации - 2024)
DOI: 10.31857/S2686738924060116

4. Гасса М., Качаев З., Шидловский Ю.В. Изучение регуляции транскрипции генов после активации гуморального иммунного ответа в культуре клеток S2 Drosophila melanogaster СБОРНИК ТЕЗИСОВ Всероссийской научно-студенческой конференции с международным участием, посвященной 120-летию Ф.Ф. Талызина Москва, 29 сентября 2023 (год публикации - 2024)

5. Качаев З.М., Гасса М., Мусабиров А.А., Шапошников А. В., Торопыгин И.Ю., Ульянова Ю.А., Степанов Н.Г., Чмыхало В.К., Шидловский Ю.В. The Enhanced activation of innate immunity in Drosophila S2 cells by Micrococcus luteus VKM Ac-2230 is mediated by Relish Journal of Invertebrate Pathology (год публикации - 2025)
https://doi.org/10.1016/j.jip.2025.108315