Том 13, № 1 (2021)

Обложка

Весь выпуск

Обзоры

Суперэнхансеры в регуляции транскрипции генов: общебиологические аспекты и мишени противоопухолевой терапии

Брутер А.В., Родионова М.Д., Варламова Е.А., Штиль А.А.

Аннотация

Суперэнхансеры – элементы генома, активирующие транскрипцию генов, – представляют собой участки ДНК с повышенной концентрацией транскрипционных комплексов. В таких мультибелковых структурах особая роль принадлежит транскрипционным протеинкиназам, главным образом, циклинзависимым киназам 8 и 19. Эти уникальные белки рассматриваются как новые мишени противоопухолевых соединений.

Acta Naturae. 2021;13(1):4-15
pages 4-15 views

Модификаторы хроматина в регуляции транскрипции: свежие находки и перспективы

Мазина М.Ю., Воробьева Н.Е.

Аннотация

Комплексы, модифицирующие и ремоделирующие гистоны, считаются основными корегуляторами, которые изменяют структуру хроматина и влияют тем самым на транскрипцию. Согласованная работа этих комплексов необходима для активации транскрипции любого гена эукариот. В данном обзоре мы обсуждаем современные направления в исследовании модификаторов гистонов и факторов, ремоделирующих хроматин: механизмы функционирования белков и транскрипционных комплексов-пионеров; ремоделирование и модификация комплексами негистоновых белков; дополнительные функции некаталитических субъединиц ремоделирующих факторов, а также участие модификаторов гистонов в «паузе» РНК-полимеразы II. Приведены также схемы, иллюстрирующие механизмы рекрутирования основных классов факторов, ремоделирующих и модифицирующих хроматин, в различные сайты генома, а также их функциональные активности.

Acta Naturae. 2021;13(1):16-30
pages 16-30 views

СTCF как пример ДНК-связывающих транскрипционных факторов, содержащих кластеры цинковых пальцев С2Н2-типа

Максименко О.Г., Фурсенко Д.В., Белова Е.В., Георгиев П.Г.

Аннотация

В клетках млекопитающих большая часть границ топологически ассоциированных доменов и всех хорошо изученных инсуляторов обогащена сайтами связывания белка CTCF. Согласно экспериментальным данным, CTCF является ключевым фактором в организации архитектуры хромосом млекопитающих. Присутствие в центральной части CTCF кластера из 11 доменов цинковых пальцев С2Н2-типа, пять из которых специфически связываются с протяженной, консервативной у большей части животных последовательностью ДНК, определяет основную часть функциональных свойств CTCF как архитектурного белка. Класс транскрипционных факторов, содержащих кластер цинковых пальцев С2Н2-типа из пяти и более доменов (С2Н2-белки), широко представлен во всех группах животных. В настоящее время функции подавляющей части С2Н2-белков остаются неизвестными. На примере CTCF позвоночных и нескольких С2Н2-белков дрозофилы в обзоре рассмотрено строение и вероятные архитектурные функции этих белков.

Acta Naturae. 2021;13(1):31-46
pages 31-46 views

Мышечно-специфические промоторы для генной терапии

Скопенкова В.В., Егорова Т.В., Бардина М.В.

Аннотация

Современной стратегией лечения наследственных заболеваний, приводящих к патологии мышц, является заместительная генная терапия, при которой функциональную копию поврежденного гена доставляют в пораженные ткани с помощью вирусных векторов. Для этого необходимы также короткие регуляторные последовательности, которые обеспечивают устойчивую высокую экспрессию терапевтического гена в скелетных мышцах, диафрагме и сердце и имеют ограниченную активность в других тканях. В представленном обзоре рассмотрены этапы создания и совершенствования мышечно-специфических промоторов на основе генов α-скелетного актина, мышечной креатинкиназы, десмина и других генов, экспрессирующихся в мышцах. Описаны современные подходы к созданию синтетических мышечно-специфических промоторов, а также рассмотрены элементы вектора, способные (помимо промотора) влиять на экспрессию терапевтического гена. Приведены результаты клинических и доклинических исследований генотерапевтических препаратов с применением мышечно-специфических промоторов.

Acta Naturae. 2021;13(1):47-58
pages 47-58 views

Разнообразие и функции топоизомераз типа II

Сутормин Д.А., Галивонджян А.Х., Полховский А.В., Камалян С.О., Северинов К.В., Дубилей С.А.

Аннотация

Двойная спираль ДНК является элегантным способом хранения информации с точки зрения механизма копирования и стабильности молекулы. Однако любые процессы матричного синтеза, такие, как транскрипция и репликация, связаны с разъединением цепей ДНК, а потому вызывают побочный топологический эффект – суперспирализацию молекулы. Как следствие, при репликации дочерние молекулы ДНК могут оказаться топологически сцепленными (образуют так называемые катенаны), а также способными образовывать узлы. Разрешением топологических проблем, а именно, релаксацией супервитков ДНК, разъединением катенанов и узлов занимаются специальные ферменты – топоизомеразы. Мы рассмотрим представителей топоизомераз типа II – механизм катализа, эволюцию, разнообразие и роль этих ферментов у организмов всех доменов жизни, в том числе вирусов и мобильных генетических элементов.

Acta Naturae. 2021;13(1):59-75
pages 59-75 views

Белки семейства Snail: роль в канцерогенезе и перспективы противоопухолевой терапии

Ястребова М.А., Хамидуллина А.И., Татарский В.В., Щербаков A.M.

Аннотация

В обзоре рассмотрены белки семейства Snail – транскрипционные факторы, регулирующие эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП). Описана структура белков Snail, посттрансляционные модификации и механизмы Snail-зависимой регуляции генов. Проанализирована роль белков семейства Snail в канцерогенезе, инвазии и метастазировании опухолей. Детально охарактеризованы сигнальные механизмы, опосредующие прохождение ЭМП, в которых участвуют белки семейства Snail. Рассмотрены изменения Snail-зависимых сигналов при снижении парциального давления кислорода в опухоли (гипоксии) – условии, отягощающем течение заболевания. Описаны химические соединения, блокирующие транскрипционную активность Snail. Важная роль Snail в биологии опухолей и возможность фармакологического ингибирования белков этого семейства позволяют считать их перспективными мишенями для противоопухолевой терапии.

Acta Naturae. 2021;13(1):76-90
pages 76-90 views

Механизмы функционирования белка PGLYRP1/Tag7 во врожденном и приобретенном иммунитете

Яшин Д.В., Сащенко Л.П., Георгиев Г.П.

Аннотация

Одним из перспективных направлений современной молекулярной биологии является поиск новых белков, регулирующих различные этапы иммунного ответа, и изучение молекулярных механизмов действия этих белков. К таким белкам относится многофункциональный белок PGLYRP1/Tag7, принадлежащий к семейству PGRP-S, ген которого был открыт у мышей в 1996 г. в Институте биологии гена РАН. PGLYRP1/Tag7 классифицирован как белок врожденного иммунитета, но также может участвовать в регуляции иммунных механизмов приобретенного иммунитета. В данной работе рассмотрено участие PGLYRP1/Tag7 в индукции механизмов антибактериальной защиты, а также в формировании субпопуляций цитотоксических лимфоцитов, обеспечивающих гибель опухолевых клеток. Подчеркнуто, что различная функциональная активность Tag7 в иммунном ответе обусловливается его способностью взаимодействовать с различными белками, создавая стабильные белковые комплексы. В комплексе с Hsp70 Tag7 способен индуцировать гибель опухолевых клеток, несущих рецептор TNFR1. В комплексе с белком Mts1 (S100А4) Tag7 способен стимулировать движение цитотоксических лимфоцитов как врожденного, так и приобретенного иммунитета к очагу поражения. Участие Tag7 в регуляции иммунологических процессов позволяет рассматривать его в качестве перспективного агента для терапии опухолей. На основе этих свойств Tag7 созданы аутологичные вакцины, прошедшие первую и вторую фазы клинических испытаний на пациентах с терминальной стадией меланомы и рака почек. Выделенный с помощью ограниченного протеолиза С-концевой пептид Tag7 защищает хрящевую и костную ткань голеностопного сустава мышей при индуцированном аутоиммунном артрите и может оказаться перспективным лекарственным соединением, блокирующим развитие воспалительных процессов.

Acta Naturae. 2021;13(1):91-101
pages 91-101 views

Экспериментальные статьи

COVID-19 в России: клинические и иммунологические особенности пациентов первой волны

Бобик Т.В., Костин Н.Н., Скрябин Г.А., Цабай П.Н., Симонова М.А., Кнорре В.Д., Стратиенко О.Н., Алешенко Н.Л., Воробьев И.И., Хурс Е.Н., Мокрушина Ю.А., Смирнов И.В., Алехин А.И., Никитин А.Э., Габибов А.Г.

Аннотация

Пандемия, вызванная распространением SARS-CoV-2, стала причиной более 2 млн летальных исходов, поразила более 100 млн человек на всех континентах. Россия не стала исключением, и отечественное здравоохранение мобилизовало значительные ресурсы для борьбы с инфекцией. В работе проанализированы результаты функционального анализа 155 пациентов Московского региона, проходивших обследование в Центральной клинической больнице Российской академии наук в период первой волны пандемии (февраль–июль 2020 года). Критерием включения стал положительный ПЦР-тест и наличие типичной рентгенологической картины вирусной пневмонии в виде «матового стекла» при компьютерно-томографическом исследовании. Клинический корреляционный анализ проводили по четырем группам пациентов: не находившихся на ИВЛ (1), находившихся на ИВЛ (2) и тех из них, кто впоследствии выздоровел (3) или скончался (4). Учитывали также отягощающие патологии (сахарный диабет, метаболические синдромы, гипертоническая болезнь и другие нозологии). Иммунологический статус пациентов (уровень иммуноглобулинов классов М, А, G и их подклассов, а также тотальный ответ иммуноглобулинов) определяли с использованием оригинального набора для ИФА, включающего в качестве антигенов фрагменты RBD-SD1 и NTD S-белка, а также N-белок, полученные в прокариотической системе из клеток Escherichia coli. В качестве антигена, представляющего конформационные эпитопы RBD, использовали рекомбинантный RBD (RBD CHO), полученный в эукариотической системе из клеток CHO. Установлено, что уровень иммуноглобулина A является самым ранним серологическим критерием развития инфекционного процесса, вызванного SARS-CoV-2, и обуславливает лучшие показатели чувствительности и диагностической значимости ИФА по сравнению с уровнем иммуноглобулина класса М. Показано, что скорость сероконверсии «ранних» М и А антител, специфичных к N-белку, сравнима со скоростью сероконверсии антител, специфичных к конформационным эпитопам RBD. В то же время сероконверсия иммуноглобулинов класса G, специфичных к N-белку вируса SARS-CoV-2, значительно опережает этот показатель для антител другой специфичности. Согласно полученным данным, сильную иммуногенность RBD-фрагмента в большей степени обеспечивают конформационные эпитопы, в то время как линейные эпитопы RBD и NTD обладают наименьшей иммуногенностью. Анализ частот встречаемости SARS-CoV-2-специфичных иммуноглобулинов разных классов позволил установить необходимость одновременного определения RBD- и N-специфичных антител для увеличения чувствительности ИФА. Анализ распределения содержания подклассов иммуноглобулинов в сыворотках крови серопозитивных индивидов выявил равномерную индукцию специфичных к N-белку подклассов G1–G4 иммуноглобулина G и А1–А2 иммуноглобулина А в группах с различной степенью тяжести COVID-19. В случае S-антигенов основными подклассами антител при иммунном ответе являются G1, G3 и А1.

Acta Naturae. 2021;13(1):102-115
pages 102-115 views

Адоптивный перенос сингенных спленоцитов подавляет иммунный ответ сублетально облученных мышей

Калинина А.А., Хромых Л.М., Казанский Д.Б., Дейкин А.В., Силаева Ю.Ю.

Аннотация

Пул периферических Т-лимфоцитов состоит из нескольких функционально различных популяций CD8+ клеток. CD44 и CD62L – основные поверхностные маркеры, по которым можно идентифицировать популяции Т-клеток и экспрессия которых зависит от функционального состояния Т-лимфоцита. В условиях лимфопении периферические Т-лимфоциты гомеостатически пролиферируют и приобретают фенотип суррогатных клеток памяти (memory-like, TML) CD44hiCD62Lhi. Однако информация о функциональной активности данных клеток остается противоречивой. Нами изучено влияние адоптивного переноса сингенных спленоцитов на процессы восстановления CD8+ Т-клеток сублетально облученных мышей. Показано, что в условиях лимфопении донорские лимфоциты формируют популяцию CD8+ Т-клеток с фенотипом CD122+СD5+CD49dhiCXCR3+, который сочетает в себе фенотипические характеристики истинных клеток памяти и супрессорных CD8+ Т-клеток. В экспериментах ex vivo установлено, что после адоптивного переноса Т-лимфоциты облученных мышей не проявляют функциональной активности истинных эффекторов клеток или клеток памяти, а иммунные ответы на аллоантигены и бактериальные патогены у этих животных оказываются значительно подавленными.

Acta Naturae. 2021;13(1):116-126
pages 116-126 views

Особенности презентации энцефалитогенного пептида МВР комплексами HLA-DR, обуславливающими протективность и предрасположенность к рассеянному склерозу

Мамедов А.Э., Филимонова И.Н., Смирнов И.В., Белогуров А.А.

Аннотация

Предрасположенность к рассеянному склерозу (РС), хроническому аутоиммунному заболеванию центральной нервной системы, определяется различными факторами, среди которых одним из важнейших считается генетическая компонента. Наибольший вклад в развитие РС вносят гены HLA класса II. В качестве одного из главных генетических факторов, предрасполагающих к РС, рассматривается группа аллелей HLA-DRB1*15. Показано, что в русской популяции группа аллелей HLA-DRB1*01 обладает протективным эффектом в отношении данного заболевания. Нами проведено сравнение связывания энцефалитогенного фрагмента основного белка миелина (MBP) двумя комплексами HLA-DR, которые обуславливают протективное действие и предрасположенность к РС: HLA-DR1 (HLA-DRB1*0101) и HLA-DR15 (HLA-DRB1*1501) соответственно. Показано, что миелиновый пептид MBP88-100 связывается с HLA-DR1 со скоростью, практически на порядок меньшей по сравнению с вирусным пептидом гемагглютинина (HA), а также с MBP85-97 и вирусным pp65 в контексте HLA-DR15. Строение C-концевой части пептида играет ключевую роль в связывании с HLA-DR1 при одинаково высокоаффинных N-концевых частях пептидов. IC50 миелинового пептида MBP88-100 при конкуренции с вирусным HA за связывание с HLA-DR1 практически на порядок больше, чем с HA, а также с MBP85-97 и вирусным pp65 в контексте HLA-DR15. Таким образом, аутоантигенный пептид MBP не способен конкурировать с вирусным пептидом за связывание с протективным HLA-DR1, однако этот миелиновый фрагмент более конкурентоспособен, чем вирусный пептид в случае связывания с HLA-DR15.

Acta Naturae. 2021;13(1):127-133
pages 127-133 views

Потенциалчувствительный домен из третьего повтора канала скелетных мышц человека NaV1.4 – новая мишень действия «вольт-сенсорных» токсинов из ядов пауков

Мышкин М.Ю., Парамонов А.С., Кульбацкий Д.С., Суркова Е.А., Беркут А.А., Василевский А.А., Люкманова Е.Н., Кирпичников М.П., Шенкарев З.О.

Аннотация

Потенциалзависимые натриевые каналы (NaV) имеют модульное строение и содержат пять мембранных доменов. Центральный поровый домен отвечает за проводимость ионов и их селективную фильтрацию, а четыре периферических потенциалчувствительных домена (ПЧД-I/IV) отвечают за активацию и быструю инактивацию канала. «Вольт-сенсорные» токсины из яда членистоногих взаимодействуют с ПЧД, оказывая влияние на активацию и/или инактивацию канала, и могут выступать прообразами новых препаратов для лечения различных каналопатий и болевых синдромов. Токсинсвязывающие сайты, расположенные в ПЧД-I, II и IV NaV-каналов млекопитающих, описаны ранее. На примере токсина Hm-3 из яда паука Heriaeus melloteei нами показано наличие токсинсвязывающего сайта в ПЧД-III NaV1.4-канала скелетных мышц человека. Разработана система бесклеточного синтеза белка, позволяющая получать препараты изолированного (отделенного от канала) ПЧД-III и его 15N-меченого аналога в миллиграммовых количествах. Методом ЯМР-спектроскопии в мембраноподобном окружении мицелл DPC/LDAO (1 : 1) показано, что Hm-3 имеет сравнительно высокое сродство к ПЧД-III (константа диссоциации комплекса Кd ~6 мкМ), сравнимое со сродством токсина к ПЧД-I и превышающее аффинность токсина к ПЧД-II. При образовании комплекса положительно заряженные остатки Lys25 и Lys28 токсина, по-видимому, взаимодействуют с внеклеточной петлей S1–S2 ПЧД-III. При этом молекула Hm-3 также контактирует с фрагментом липидной мембраны, окружающей канал.

Acta Naturae. 2021;13(1):134-139
pages 134-139 views

Новый модулятор активности STIM2-зависимых депо-управляемых кальциевых каналов

Скопин А.Ю., Григорьев А.Д., Глушанкова Л.Н., Шалыгин А.В., Ванг Г., Карцев В.Г., Казначеева Е.В.

Аннотация

Депо-зависимый вход кальция – один из основных путей поступления кальция в электроневозбудимые клетки, вызывающий запуск множества внутриклеточных сигнальных каскадов. Белки семейства STIM (STIM1 и STIM2), ключевые в данном процессе, являются сенсорами кальция во внутриклеточных кальциевых депо, активирующими депо-управляемые каналы плазматической мембраны при снижении концентрации кальция. В физиологических условиях белки STIM1 и STIM2 управляют различными депо-зависимыми ионными каналами плазматической мембраны. Селективные модуляторы активности белков STIM на данный момент отсутствуют, а инструментарий по разграничению их активности в условиях эксперимента недостаточен. В результате скрининга библиотеки низкомолекулярных соединений нами обнаружено вещество 4-MPTC, селективно подавляющее STIM2-зависимый депо-управляемый вход кальция (IC50 = 1 мкМ), но практически не влияющее на STIM1-зависимый механизм активации депо-управляемых каналов.

Acta Naturae. 2021;13(1):140-146
pages 140-146 views

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах