Лаборатория эпигенетики

	Лаборатория эпигенетики создана на Факультете естественных наук Новосибирского государственного университета в 2018 году совместно с Лабораторией геномики Института молекулряной и клеточной биологии СО РАН и в сотрудничестве с ведущим ученым для выполнения проекта НЕМЕНДЕЛЕВСКОЕ НАСЛЕДИЕ: КОНСЕРВАТИВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ИМПРИНТИНГА
	Финансирование проекта в 2018-2020 гг осуществлялось из гранта Правительства РФ №14.Y26.31.0024

ВЕДУЩИЙ УЧЕНЫЙ Прим Сингх (Dr Prim B Singh) Назарбаев Университет, Астана, Республика Казахстан

СОТРУДНИКИ

				Белякин Степан Николаевич	зав. лаб.	кбн	belyakinmcb [dot] nsc [dot] ru
				Шлома Виктор Владимирович	снс	кбн	shlomamcb [dot] nsc [dot] ru
				Посух Ольга Витальевна	нс	кбн
				Лактионов Пётр Павлович	нс	кбн	laktionovmcb [dot] nsc [dot] ru
				Максимов Даниил Александрович	мнс	кбн	viftmcb [dot] nsc [dot] ru
				Калашникова Дарья Андреевна	лаб.-иссл.		tsunmcb [dot] nsc [dot] ru
				Романов Станислав Евгеньевич	лаб.-иссл.		romanovmcb [dot] nsc [dot] ru
				Антошина Полина Андреевна	лаб.-иссл.		poloniummcb [dot] nsc [dot] ru
				Ермолаева Оксана  Владимировна	вед. инж.	кбн
				Шлома Александр Викторович	лаборант
				Осипов Яков Алексеевич	лаборант
				Сидельников Лев Олегович	лаборант

ЧЕМ ЗАНИМАЕТСЯ ЭПИГЕНЕТИКА

НАУЧНАЯ ПРОБЛЕМА

В своей основополагающей работе, которая дала начало генетике, как науке, Грегор Мендель, опираясь на свои знаменитые законы наследственности, утверждал, что реципрокные скрещивания эквивалентны. Он ясно показал, что независимо от того, кто из родителей передал по наследству доминантный аллель, его фенотипическое проявление было одинаковым. Как сформулировал сам Мендель, родительское происхождение аллеля было "совершенно несущественным". Однако эта точка зрения просуществовала недолго, так как уже в начале двадцатого века у насекомых был обнаружен удивительный феномен: оказалось, что родительское происхождение влияет на поведение хромосом и даже целых наборов хромосом. Такие "эффекты наследования от одного из родителей" являются примерами неменделевского наследования и в наше время обнаруживаются и у млекопитающих, включая человека. Выявление и описание так называемых "импринтированных" генов показали, что вклад обоих родителей необходим для нормального развития млекопитающих - действительно, импринтированные гены действуют как барьер для партеногенетического развития, и поэтому "девственное" рождение никогда не наблюдается у млекопитающих. Основываясь на обзоре трех классических систем импринтинга, мы предположили, что должна существовать эволюционно консервативная молекулярная связь между механизмами, которые регулируют эффекты родительского происхождения у насекомых и у млекопитающих. В нашем исследовании мы сосредоточимся на трех классических модельных системах, для которых описан импринтиг целых наборов хромосом (Planococcus citri), половых хромосом (Sciara coprophila) и отдельных импринтированных генов (Mus musculus). Соответственно, цель этого проекта состоит в том, чтобы выяснить конкретные молекулярные и клеточные аспекты эволюционно консервативных механизмов, которые регулируют эффекты родительского происхождения у животных. Достижение этой цели будет иметь большую важность как для понимания эволюционных отношений, так и для практического применения в восстановительной медицине, где правильная регуляция импринтированных генов необходима для получения терапевтически жизнеспособных эмбриональных стволовых клеток.

P. citri фото: Alex Wild	S. coprophila самка	S. coprophila самец	M. musculus фото: o-prirode.ru

 

СООТВЕТСТВИЕ ПРИОРИТЕТАМ РАЗВИТИЯ РФ

Наблюдаемый сейчас во всем мире интерес к регенеративной медицине связан с двумя открытиями, которые предоставили рациональную основу для получения гистосовместимых тканей из “специфичных для пациента” плюрипотентных стволовых клеток. Первым методом является индукция iPS-клеток, при которой “факторы репрограммирования” вводят в соматические клетки, что приводит к их дедифференцированию и образованию плюрипотентных ES-подобных стволовых клеток, называемых iPS-клетками. Эти клетки затем могут быть повторно дифференцированы в любой тип клеток для трансплантации. Второй способ получения гистосовместимых стволовых клеток - это выведение человеческих ES-клеток с помощью SCNT (клетки NT-ES), когда дифференцированные ядра переносятся в ооциты человека и после активации из полученных бластоцист можно получить ES-клетки. Несмотря на очевидный потенциал терапии, основанной на iPS-клетках и клетках NTES, существует несколько проблем, которые должны быть преодолены прежде, чем эти методы терапии станут безопасными и рутинными. Основным препятствием для успешного получения iPS-клеток и клеток NT-ES является неправильная экспрессия импринтированных генов. В настоящей работе будут выявлены основополагающие эволюционно-консервативные механизмы, которые регулируют экспрессию импринтированных генов. Эти знания в дальнейшем могут быть использованы для обеспечения правильной регуляции импринтированных генов при получении “специфичных для пациента” плюрипотентных стволовых клеток.

 

ПУБЛИКАЦИИ

Belyakin SN, Maksimov DA, Pobedintseva MA, Laktionov PP, Voronova D. ASIP promoter variants predict the sesame coat color in Shiba Inu dogs. (doi: 10.3390/vetsci9050222) Vet Sci 9(5): 222, 2022

Ilyin AA, Kononkova AD, Golova AV, Shloma VV, Olenkina OM, Nenasheva VV, Abramov YuA, Kotov AA, Maksimov DA, Laktionov PP, Pindyurin AV, Galitsyna AA, Ulianov SV, Khrameeva EE, Gelfand MS, Belyakin SN, Razin SV, Shevelyov YuY. Comparison of genome architecture at two stages of male germline cell differentiation in Drosophila. (doi: 10.1093/nar/gkac109) Nucleic Acids Res  50(6): 3203–3225, 2022

Bryzgunova O, Bondar A, Ruzankin P, Laktionov Petr, Tarasenko A, Kurilshikov A, Epifanov R, Zaripov M, Kabilov M, Laktionov Pavel. Locus-specific methylation of GSTP1, RNF219, and KIAA1539 genes with single molecule resolution in cell-free DNA from healthy donors and prostate tumor patients: application in diagnostics. (doi: 10.3390/cancers13246234) Cancers 13(24): 6234, 2021

Smelova A, Maksimov D, Posukh O, Singh P, Belyakin S. The role of heterochromatin proteins in imprinted paternal X chromosomes elimination in the development of Sciara coprophila. (doi: 10.1002/2211-5463.13205) FEBS Open Bio 11(Suppl. 1): 144-145 (P-01.4-26), 2021

Романов СЕ, Калашникова ДА, Лактионов ПП. Методы высокопроизводительного репортерного анализа энхансеров. (doi: 10.18699/VJ21.038) Вавиловский журнал генетики и селекции 25(3): 344-355, 2021

Kalashnikova DA, Maksimov DA, Romanov SE, Laktionov PP, Koryakov DE. SetDB1 and Su(var)3-9 play non-overlapping roles in somatic cell chromosomes of Drosophila melanogaster. (doi: 10.1242/jcs.253096) J Cell Sci 134(2): jcs253096, 2021

Романов СЕ, Лактионов ПП. Получение направленных делеций в геноме Drosophila melanogaster с помощью системы CRISPR/Cas9. В кн. Методы редактирования генов и геномов (отв. ред. СМ Закиян, СП Медведев, ЕВ Дементьева, ВВ Власов). Новосибирск: Издательство СО РАН, 2020, гл. 9, с. 133-148

Singh PB, Belyakin SN, Laktionov PP. Biology and physics of heterochromatin-like domains/complexes. (doi: 10.3390/cells9081881) Cells 9(8): 1881, 2020

Singh PB, Newman AG. On the relations of phase separation and Hi-C maps to epigenetics. (doi: 10.1098/rsos.191976) R Soc Open Sci 7(2): 191976, 2020

Morozova EE, Laktionov PP, Singh P. The effect of LMNB1 in replicative senescence of human fibroblasts. Сборник тезисов VII Международной конференции молодых ученых: биофизиков, биотехнологов, молекулярных биологов и вирусологов. Новосибирск, 2020. с. 503-504. ISBN 978-5-4437-1114-0

Maksimov DA, Koryakov DE. Binding of SU(VAR)3-9 partially depends on SETDB1 in the chromosomes of Drosophila melanogaster. (doi: 10.3390/cells8091030) Cells 8(9): 1030, 2019

Singh PB, Laktionov PP, Newman AG. Deconstructing age reprogramming. (doi: 10.1007/s12038-019-9923-1) J Biosci 44: 106, 2019

Singh PB, Shloma VV, Belyakin SN. Maternal regulation of chromosomal imprinting in animals. (doi: 10.1007/s00412-018-00690-5) Chromosoma 128(2): 69-80, 2019

Singh PB, Newman AG. Age reprogramming and epigenetic rejuvenation. (doi: 10.1186/s13072-018-0244-7) Epigenetics Chromatin 11(1): 73, 2018

Oyama K, El-Nachef D, Fang C, Kajimoto H, Brown JP, Singh PB, MacLellan WR. Deletion of HP1γ in cardiac myocytes affects H4K20me3 levels but does not impact cardiac growth. (doi: 10.1186/s13072-018-0187-z) Epigenetics Chromatin 11(1): 18, 2018

Singh PB, Belyakin SN. L chromosome behaviour and chromosomal imprinting in Sciara coprophila. (doi: 10.3390/genes9090440) Genes 9(9): 440, 2018

Белякин СН, Максимов ДА. Направленное редактирование генома Drosophila melanogaster. В кн: Редактирование генов и геномов (ред. СМ Закиян, СП Медведев, ЕВ Дементьева, ЕА Покушалов, ВВ Власов). Новосибирск: Издательство СО РАН, 2018, т. 2, гл. 19, с. 177-192

Laktionov PP, Maksimov DA, Romanov SE, Antoshina PA, Posukh OV, White‑Cooper H, Koryakov DE, Belyakin SN. Genome‑wide analysis of gene regulation mechanisms during Drosophila spermatogenesis. (doi: 10.1186/s13072-018-0183-3) Epigenetics Chromatin 11(1): 14, 2018

 

ПУБЛИЧНЫЕ ЛЕКЦИИ

Фантастический геномный импринтинг у насекомых Публичная лекция кбн СН Белякина

 

СОТРУДНИЧЕСТВО

University of Edinburgh UK	Charité Berlin, Germany	Università degli Studi della Tuscia Viterbo, Italy
Universiteit Antwerpen Belgium	RIKEN Wako, Japan	ИЦиГ СО РАН Новосибирск

 

ОБМЕН РАБОЧИМИ ВИЗИТАМИ

кбн Посух ОВ
Лаборатория эпигенетики → Department of Biological and Ecological Sciences, Università degli Studi della Tuscia, Viterbo, Italy. 25.03.2018

кбн Посух ОВ
Лаборатория эпигенетики → Institute of Evolutionary Biology, University of Edinburgh. 01.06 – 31.07.2018

кбн Лактионов ПП
Лаборатория эпигенетики → Institut für Zell- und Neurobiologie, Charité, Berlin, Germany. 12.06 – 12.07.2018

кбн Шлома ВВ
Лаборатория эпигенетики → Institute of Evolutionary Biology, University of Edinburgh. 03.07 – 28.07.2018

Dr Sharif Jafar
RIKEN IMS, Wako, Japan → Лаборатория эпигенетики. 19.08 – 26.08.2018

Newman Andrew
Institut für Zell- und Neurobiologie, Charité, Berlin, Germany → Лаборатория эпигенетики. 20.08 – 26.08.2018

Калашникова ДА
Лаборатория эпигенетики → Department of Biological and Ecological Sciences, Università degli Studi della Tuscia, Viterbo, Italy. 24.09 – 08.11.2018

кбн Лактионов ПП
Лаборатория эпигенетики → Experimental cell transplantation group, Laboratory of experimental hematology, University of Antwerp, Belgium. 03.12.2018 – 02.02.2019

Na Ellen
Medizinische Klinik für Kardiologie, Charité, Berlin, Germany → Лаборатория эпигенетики. 15.07 – 19.07.2019

 

ВЫСТУПЛЕНИЯ НА КОНФЕРЕНЦИЯХ

Singh P. Epigenetics, heterochromatin and age reprogramming. Mini-conference "Chromosomes and Mitosis", November 21, 2019, Novosibirsk

Osipov YA. The role of heterochromatin factors in the paternal genome inactivation during the embryogenesis of Planococcus citri. Mini-conference "Chromosomes and Mitosis", November 21, 2019, Novosibirsk

Skrypnik PA. Identification of the CE region in the de novo assembled genome of S. coprophila. Mini-conference "Chromosomes and Mitosis", November 21, 2019, Novosibirsk

Singh P. Heterochromatin and age reprogramming. Международная конференция Хромосома-2018, 20-24 августа 2018, Новосибирск

Belyakin SN. Functional dissection of Drosophila melanogaster SUUR protein influence on H3K27me3 profile. Международная конференция Хромосома-2018, 20-24 августа 2018, Новосибирск

Laktionov PP. Genome-wide analysis of gene regulation mechanisms during Drosophila spermatogenesis. Международная конференция Хромосома-2018, 20-24 августа 2018, Новосибирск

Romanov SE. The role of insulator protein CP190 in tissue-specific gene regulation during spermatogenesis of Drosophila melanogaster. Международная конференция Хромосома-2018, 20-24 августа 2018, Новосибирск

Sharif J (RIKEN IMS, Japan). DNA methylation and histone H3 lysine 9 (H3K9) tri-methylation are two important epigenetic marks that repress genes and transposable elements in mammals and other species. Международная конференция Хромосома-2018, 20-24 августа 2018, Новосибирск

Newman A (Institut für Zell- und Neurobiologie, Charité, Germany). Heterochromatin Protein 1, endogenous retroviruses, and the space between. Международная конференция Хромосома-2018, 20-24 августа 2018, Новосибирск

 

СМИ О ЛАБОРАТОРИИ

Сайт Новосибирского государственного университета 28 апреля 2020 г.: Как управлять генами: НГУ запустил онлайн-курс по эпигенетике на Coursera

Газета Наука в Сибири №48 (3109) от 7 декабря 2017 г.: В НГУ появится лаборатория по изучению эпигенетических механизмов

Сайт Ведомости Законодательного собрания Новосибирской области 5 декабря 2017 г.: Биолог с мировым именем из Кембриджа приедет работать по гранту в Новосибирск

Сайт Новосибирского государственного университета 4 декабря 2017 г.: Ученые НГУ получили мегагранты Правительства РФ

Сайт Сиб.фм 2 декабря 2017 г.: Учёные из НГУ получат 90 млн рублей на изучение новых законов природы

 

ФОТО