Клеточные и молекулярные механизмы артрогрипоза

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 23-24-00555

НазваниеКлеточные и молекулярные механизмы артрогрипоза

Руководитель Большакова Ольга Игоревна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" , Ленинградская обл

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; 04-104 - Общая генетика

Ключевые слова артрогрипоз, амиоплазия, Синдром Брука, контрактуры, секвенирование РНК, генетические конструкции, культура клеток, трансфекция

Код ГРНТИ34.23.53

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Врожденный множественный артрогрипоз (ВМА, артрогрипоз) – заболевание, характеризующееся контрактурами двух и более крупных суставов несмежных областей, а также поражением мышц и спинного мозга. Этиология данного заболевания остается неясной. В настоящее время предполагают около 400 факторов, вызывающих данное заболевание. Среди врожденных пороков развития опорно-двигательного аппарата артрогрипоз является одной из наиболее тяжелых патологий. Почти все дети с таким диагнозом имеют статус ребенка-инвалида, и только раннее консервативное лечение и своевременные хирургические вмешательства позволяют улучшить качество их жизни, расширить функциональные возможности по самообслуживанию. Выбор лечения в настоящее время определяется на основе клинических данных. Проведение исследований, запланированных в настоящем проекте, получение принципиально новых результатов, открытие ранее неизвестных клеточных и молекулярных мишеней и соотнесение их с клиническими наблюдениями позволит расширить фундаментальные представления о патогенезе артрогрипоза, в частности, и других моторных заболеваний в целом. Также полученные результаты будут способствовать более точной постановке диагноза и адекватному выбору лечения и его проведения.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Большакова О.И., Комиссаров А.М., Жеребятьева О.О., Миронов А.Ю., Саранцева С.В. Артрогрипоз: клиническая лабораторная диагностика и роль инфекций (обзор литературы). Клиническая лабораторная диагностика, 10, 68, 612-619 (год публикации - 2023)
10.51620/0869-2084-2023-68-10-612-619

2. Комиссаров А.Е., Ткачева И.В., Слепнева Е.Э., Саранцева С.В. ВАРИАНТЫ ГЕНОВ PLOD2 И FKBP10, АССОЦИИРОВАННЫЕ С РАЗВИТИЕМ СИНДРОМА БРУКА "XXII ЗИМНЯЯ МОЛОДЕЖНАЯ ШКОЛА ПО БИОФИЗИКЕ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ" тезисы докладов Молодежной конференции, стр.114-115 (год публикации - 2023)

3. Ткачева И.В., Комиссаров А.Е., Слепнева Е.Э., Саранцева С.В. Молекулярно-генетические маркеры синдрома Шелдона – Холла "XXII ЗИМНЯЯ МОЛОДЕЖНАЯ ШКОЛА ПО БИОФИЗИКЕ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ" тезисы докладов Молодежной конференции, стр. 198-199 (год публикации - 2023)

4. Комиссаров А.Е., Ткачева И.В., Саранцева С.В. Молекулярно-генетические маркеры развития контрактур Сборник тезисов X Всероссийского молодежного научного форума с международным участием “Open Science 2023”, стр. 107 (год публикации - 2023)

5. Латыпова Е.М., Комиссаров А.Е., Большакова О.И., Саранцева С.В. Создание модели для изучения патогенеза при синдроме Брука Сборник тезисов X Всероссийского молодежного научного форума с международным участием “Open Science 2023”, стр. 105 (год публикации - 2023)

6. Комиссаров А. Е., Ткачева И.В., Кучинская Я.А., Саранцева С. В. Транскриптомный анализ мышечных биоптатов пациентов с диагнозом амиоплазия XXIII Зимняя молодежная школа по биофизике и молекулярной биологии 26 февраля – 2 марта 2024 г. Тезисы докладов Молодежной конференции. , стр. 90 (год публикации - 2024)

7. Комиссаров А.Е., Ткачева И.В., Латыпова Е.М., Большакова О.И., Саранцева С.В. Применение транскриптомного анализа для выявления патологических процессов в тканях пациентов с диагнозом амиоплазия Научное издание «Медико-генетического научного центра имени академика Н.П.Бочкова», Москва, стр. 65 (год публикации - 2024)

8. Комиссаров А.Е., Агранович О.Е., Кучинская Я.А., Ткачева И.В., Большакова О.И., Латыпова Е.М., Батькин С.Ф., Саранцева С.В. Transcriptional Changes Associated with Amyoplasia International Journal of Molecular Sciences , V 26, I 1, pp. 124 (год публикации - 2025)
https://doi.org/10.3390/ijms26010124

9. Большакова О.И., Латыпова Е.М., Комиссаров А.Е., Слободина А.Д., Рябова Е.В., Варфоломеева Е.Ю., Агранович О.Е., Батькин С.Ф., Саранцева С.В. Cellular and Molecular Effects of the Bruck Syndrome-Associated Mutation in the PLOD2 Gene. International Journal of Molecular Sciences , 25(24), 13379 (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.3390/ijms252413379

10. КОМИССАРОВ А.Е., ТКАЧЕВА И.В., ЛАТЫПОВА Е.М., БОЛЬШАКОВА О.И., САРАНЦЕВА С.В. АНАЛИЗ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ В ТКАНЯХ ПАЦИЕНТОВ С ДИАГНОЗОМ АМИОПЛАЗИЯ Международный Конгресс «VIII Съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров, посвященный 300‑летию российской науки и высшей школы». Саратов, 14–19 июня 2024 года. Тезисы докладов. Издательский дом «Петрополис», Санкт‑Петербург, стр. 495 (год публикации - 2024)

11. Ткачева И. В., Комиссаров А. Е., Латыпова Е. М., Саранцева С. В. Создание модели для изучения патогенности генетического варианта гена PLOD2 XXIII Зимняя молодежная школа по биофизике и молекулярной биологии 26 февраля – 2 марта 2024 г. Тезисы докладов Молодежной конференции. , стр. 185 - 186 (год публикации - 2024)

12. Комиссаров А.Е., Ткачева И.В. ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНКСРИПТОМНОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ПОИСКА ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТКАНЯХ ПАЦИЕНТОВ С ДИАГНОЗОМ АМИОПЛАЗИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА И КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА — ЧЕЛОВЕК И ЕГО ЗДОРОВЬЕ. Материалы XXVII Международной медико-биологической конференции молодых исследователей., стр. 82-83 (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Случаи врожденного множественного артрогрипоза (ВМА) сильно различаются по генетическому происхождению, патофизиологии и клинической картине. В современной литературе ВМА подразделяют на дистальные формы артрогрипоза, для которых известны наследственные формы, и амиоплазию, для которой на данный момент генетические основы не описаны. Учитывая многофакторную природу этого заболевания, пациентам с амиоплазией требуется междисциплинарный подход для правильной диагностики, лечения и последующего наблюдения. Фундаментальная этиология и патофизиологические механизмы амиоплазии остаются плохо изученными, что, в свою очередь, препятствует разработке эффективных методов лечения и поиску потенциальных маркеров заболевания. Нами впервые проведено комплексное исследование профиля экспрессии генов в образцах мышц пациентов с амиоплазией и здоровых лиц соответствующего возраста и пола. Результаты показали, что дифференциально экспрессируемые гены преимущественно связаны с такими путями, как организация вакуолей, клеточное и аэробное дыхание, регуляция организации митохондрий, клеточная адгезия и синтез АТФ. Среди генов с повышенной экспрессией во всех исследованных группах присутствовал ген TMOD4, который кодирует белок тропомодулин 4, являющийся частью семейства белков тропомодулинов, играющих важную роль в регуляции структуры и стабильности актиновых филаментов в клетках. Tmod4, в частности, участвует в поддержании длины актиновых филаментов, предотвращая их добавление или удаление на одном из концов. Для скрининга ключевых генов с измененной экспрессией сети белок белкового взаимодействия мы использовали базу данных STRING с последующим анализом в программе CytoHubba. Идентифицированные гены-концентраторы с пониженной экспрессией кодируют митохондриальные рибосомальные белки, которые участвуют во многих клеточных процессах, таких как пролиферация клеток, апоптоз и клеточный цикл. Все идентифицированные гены-концентраторы с повышенной экспрессией напрямую участвуют в окислительном фосфорилировании и производстве АТФ. Таким образом, наше исследование показало, что дисфункция митохондриальной дыхательной цепи и синтеза митохондриального белка могут быть вовлечены и играть центральную роль в развитии амиоплазии. Cиндромом Брука (СБ) – редкое врожденное аутосомно-рецессивное заболевание, при котором наблюдаются, в том числе, признаки артрогрипоза. В настоящее время исследования клеточных и молекулярных процессов, связанных с СБ, ограничены, однако гетерогенность симптомов и разнообразие фенотипов заболевания предполагают, что большое количество факторов — генетических, эпигенетических и факторов окружающей среды — участвуют в его инициации и прогрессировании. Использование клеточных моделей позволяет оценить нарушения, вызванные мутациями. В нашем исследовании при анализе клеточных эффектов мутаций в гене PLOD2, ассоциированных с синдромом Брука обнаружено, что продукт этого гена локализуется в цитоплазме клеток, конкретнее в мембранах и цистернах ЭПР. Исследованные мутации не нарушают структуру ЭПР и локализацию в нем белка. Анализ патогенности мутаций показал снижение скорости миграции клеток после трансфекции генетическими конструкциями, содержащими различные формы белка. Наибольшее снижение наблюдалось у клеток с мутацией.

Публикации