1.     Основное направление фундаментальных и фундаментально-ориентированных исследований 

Изучение генетических и молекулярных механизмов пролиферации и дифференцировки клеток зародышевого и соматического пути на всех стадиях развития дрозофилы: миграция половых клеток в эмбриогенезе, их объединение с соматическими клетками в процессе формирования гонад, взаимодействие и регуляция соматической и генеративной компонент во взрослых гонадах для продуцирования полноценных гамет. 

2.     Задачи, решаемые в настоящее время в рамках базового бюджетного проекта

В рамках базового бюджетного проекта VI.60.1.3. «Генетические и эпигенетические механизмы, регулирующие дифференцировку, трансдифференцировку и репрограммирование» (№ гос. Регистрации 01201280327, координатор – Серов О.Л.) сектор генетики клеточного цикла отвечает за блок «Клеточные и молекулярные механизмы гонадогенеза у дрозофилы» и решает следующие задачи: изучение миграции половых клеток в эмбриогенезе дрозофилы и анализ особенностей дифференцировки половых клеток в  зрелых гонадах, выявления механизмов их регуляции, а также факторов, нарушающих их протекание.  Для этого используются следующие подходы: а) анализ миграции зачаточных гонад у  стерильных мутантов (в том числе по гену Trithoraxlike дрозофилы), а также в случае Р-элементного гибридного дисгенеза, результатом которого также является  стерильность самок; б) изучение клеточного деления и дифференцировки половых клеток в гонадогенезе дрозофилы.

3.     При наличии прикладных результатов должен быть введен еще один раздел «Прикладные разработки». 

Прикладных разработок нет.

4.     Иллюстрированное описание лучших результатов, полученных подразделением за последние 5 лет

Скрининг  коллекции мутаций и GFP-инсерций. Проведен цитологический анализ внутриклеточной локализации GFP-гибридных белков в сперматогенезе и оогенезе дрозофилы. С помощью GFP-гибридных мРНК-связывающих белков была выявлена пространственно-временная организация синтетических процессов в гонадогенезе, при помощи гибридной формы белка дисульфид изомеразы исследована динамика и реорганизация эндоплазматического ретикулума. Показано, что казеин-киназа-γ I (ген gilgamesh (gish)), кроме известной ранее функции дифференцировки глиальных клеток, экспрессируется также в сперматогенезе и участвует в метаболизме мембран - везикулярных телец, фузомы и индивидуализационого комплекса.  Была создана коллекция GFP-tag линий, позволяющая визуализировать различные клеточные структуры без использования антител (Рис. 1) и отслеживать динамику субклеточных структур в живой клетке в реальном времени.

Рисунок 1. Использования  флюоресцентных маркеров для визуализации клеточных структур. 

А – инсерция GFP-tag в ген pdi, позволяющая визуализировать динамику ЭПР. На снимке – распределение ЭПР в мейозе сперматоцитов. В, С – ана- и телофаза второго деления мейоза сперматоцитов. В – mito-YFP, локализующийся на митохондриях , С –  специфичная окраска митохондрий  митотракером.

Мутация emmental (emm). Мы выявили,  что  встройка Р-элемента произошла в регуляторный район, специфичный для семенников. Ультраструктурный цитологический  анализ показал,  что главным фокусом действия мутации и ее первичным эффектом является нарушение структурной организации и упаковки митохондриального матрикса, приводящие к аномальной морфологии этих органелл уже на ранних стадиях сперматогенеза. Более поздние проявления мутантного фенотипа – нарушение мейотического цитокинеза, элонгации и индивидуализации сперматид (Рис.2.), - являются следствием этого нарушения и носят вторичный характер и объясняются вовлечением митохондрий в некоторые клеточные процессы и структурные перестройки, сопровождающие развитие клеток зародышевой линии самцов дрозофилы.

Роль супрессора опухолей  Hyd в клетках зародышевого пути. Ген  дрозофилы  hyd  является  ортологом  супрессора  опухоли  млекопитающих EDD  и  участвует  в  регуляции  пролиферативной  активности клеток. Нами было показано, что мутация по гену hyd в сперматогенезе имеет множественные мишени в мейозе, затрагивая хромосомный, цитоплазматический и центросомный циклы.  В результате комплекса аномалий в мейозе образуется менее 32 сперматид  в цисте (в норме - 64), некоторые из них лишены ядер. Но при этом не происходит  избыточной пролиферации и разрастания генеративной ткани. В оогенезе  нами были выявлены 2 фокуса действия  гена hyd в оогенезе дрозофилы: в половых клетках HYD контролирует количество делений (в норме их должно быть ровно 4),  проявляя  функцию  супрессора опухолевого роста, а в соматических клетках яичника он участвует в регуляции обволакивания  яйцевых камер фолликулярными клетками (Рис.3.).

Влияние мутаций в гене peanut на деления соматических и генеративных клеток Drosophila melanogaster. Было исследовано влияние мутаций в генах  pnut и sep2  семейства септинов на деления соматических и генеративных клеток дрозофилы. Показано, что pnut имеет разные функции в соматических и генеративных тканях:  в соматических клетках мутации в гене pnut приводят к аномалиям плоидности, вызванным не только нарушением цитокинеза, но и дефектами в сегрегации хромосом (нерасхождением центросом, нарушением прикрепления хромосом к веретену и образованием хромосомных мостов). Напротив, анализ делений половых клеток в яичниках и семенниках мутантов показал, что как в предмейотических, так и в мейотических делениях генеративных клеток цитокинез у мутантов не нарушен.  Ген sep2 играет решающую роль в цитокинезе при эмбриональной целлюляризации, он необходим для нормального функционирования фолликулярных клеток гонад, но также не имеет роли в делении клеток зародышевого пути.

5.     Задачи, планируемые на перспективу: формулировки должны содержать как фундаментальные научные задачи, так и возможную прикладную направленность исследований в подразделении

• Изучение функциональных доменов септинов, выявление роли каждого домена в процессах гонадогенеза. Влияние фосфорилирования/дефосфорилирования на функции септинов в половых и соматических тканях.
• Изучение регуляции семенник- и яичник-специфической транскрипции, выявление регуляторных последовательностей и специфичных энхансеров с целью создания удобной системы для ткане- и стадиоспецифичной эктопической экспрессии интересующих генов 

Бывшие сотрудники

Публикации

2016	Роль белка Pnut и его функциональных доменов в сперматогенезе Drosophila melanogaster. Ахметова К.А., Дорогова Н.В., Болоболова Е.У., Чесноков И.Н., Федорова С.А. Vavilov journal of genetics and breeding, 2016, 2016;20(1):65-71. DOI 10.18699/VJ15.104
	Роль фактора GAGA в миграции примордиальных зародышевых клеток и формировании гонад дрозофила Дорогова Н.В., Хрущева А.С., Федорова Е.В., Огиенко А.А., Баричева Э.М. Онтогенез, 2016, том 47, № 1, с. 40–48
2015	Drosophila model of Meier-Gorlin syndrome based on the mutation in a conserved C-Terminal domain of Orc6 Maxim Balasov, Katarina Akhmetova, Igor Chesnokov AM J MED GENET A, 2015, Volume 167, Issue 11, pages 2533–2540, November 2015
	Анализ фенотипического проявления подавления экспрессии гена peanut с помощью RNAi в оогенезе дрозофилы. К.А. Ахметова, Н.В. Дорогова, И.Н. Чесноков, С.А. Федорова RUSS J GENET+, 2015, Том 51, номер 9, 2015
	P elements and the determinants of hybrid dysgenesis have different dynamics of propagation in Drosophila melanogaster populations Игнатенко Олеся Михайловна, Захаренко Людмила Павловна, Дорогова Наталья Владимировна, Фёдорова Светлана Александровна GENETICA, 2015, 143(6):751-9. doi: 10.1007/s10709-015-9872-z.
	Functional insight into Orc6 role in septin complex filament formation in Drosophila Akhmetova K, Balasov M, Huijbregts RP, Chesnokov I. MOL BIOL CELL, 2015, V.26 (1); p.15-28; doi: 10.1091/mbc.E14-02-0734
2014	GAGA protein is essential for male germ cell development in Drosophila Дорогова Наталья Владимировна, Болоболова Елена Устиновна, Федорова Елена Владимировна, Огиенко Анна Александровна,Баричева Элина Михайловна. GENESIS, 2014, Т.52, №8, стр.738-751
2013	Drosophila male-sterile mutation emmenthal specifically affects the mitochondrial morphogenesis. Dorogova NV, Bolobolova EU, Akhmetova KA, Fedorova SA. PROTOPLASMA, 2013, Protoplasma. 2013 Apr;250(2):515-20
2012	Ранняя эмбриональная смертность у водяной полевки (Arvicola terrestris) Исакова ГК, Назарова ГГ, Евсиков ВИ RUSS J DEV BIOL+, 2012, т. 43, №4, с. 299-302
	On breeding, interspecies hybridization, and preservation of the gene pools of furbearing carnivores that have an obligate embryonic diapause ISAKOVA GK Russian Journal of Genetics: Applied Research, 2012, v. 2, no.3, pp.235-237
	Естественный мутационный процесс как возможный причинный фактор возникновения облигатной эмбриональной диапаузы у млекопитающих (гипотеза) Исакова ГК Vavilov journal of genetics and breeding, 2012, т. 16, №2, с. 202-207
	О межвидовой гибридизации пушных зверей, имеющих облигатную эмбриональную диапаузу Исакова Г.К., Трапезов О.В. Кролиководство и звероводство, 2012, №3, с. 14-16
	Spontaneous mutagenesis as a possible causal factor for occurrence of obligate embryonic diapause in mammals (a hypothesis) Isakova Russian Journal of Genetics: Applied Research, 2012, v,2, No.6, pp. 430-433
2011	О разведении, межвидовой гибридизации и сохранении генофондов пушных зверей, имеющих облигатную эмбриональную диапаузу. Исакова Г.К. Vavilov journal of genetics and breeding, 2011, т. 15, № 4., c. 705-708
	ВЛИЯНИЕ МУТАЦИЙ В ГЕНЕ PEANUT НА ДЕЛЕНИЕ СОМАТИЧЕСКИХ И ГЕНЕРАТИВНЫХ КЛЕТОК DROSOPHILA MELANOGASTER Ахметова К.А., Федорова С.А. Vavilov journal of genetics and breeding, 2011, т.15, №4, с. 653-660
2010	Цитогенетическое исследование активности эмбрионального генома хоря перед имплантацией Исакова Г.К. RUSS J DEV BIOL+, 2010, 41(3): 228-231
2007	Три типа близнецовости в эмбриогенезе у норки (Mustela vison) Исакова Г.К. RUSS J GENET+, 2007, 43(2): 280-283
2006	Биологический смысл явления задержанной имплантации у млекопитающих с точки зрения цитогенетика Исакова Г.К. Doklady Akademii Nauk, 2006, 6, 409, 847-849

Конференции

2016	«The role of functional domains of Drosophila septin Pnut» K.A. Akhmetova, N.V. Dorogova, M.L. Balasov, S. Fedorova, I.N. Chesnokov. BGRS/SB
	Functions of Drosophila septins in cell division of neural ganglia Khrushcheva AS, Akhmetova KA, Fedorova SA INTERNATIONAL MINI - CONFERENCE CHROMOSOMES AND MITOSIS
2015	РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ Р ФАКТОРА В ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ DROSOPHILA MELANOGASTER НЕ КОРРЕЛИРУЕТ С РАСПРОСТРАНЕННОСТЬЮ Р МОБИЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА Захаренко Людмила Павловна Игнатенко Олеся Михайловна Дорогова Наталья Владимировна International conference Chronosoma 2015
2014	The role of Orc6 in septin complex functions in Drosophila. Katarina Akhmetova, Maxim Balasov, Richard Huijbregts, Igor Chesnokov 55th Annual Drosophila Research Conference
2012	Скорость перемещения мобильных генетических элементов в геноме линии y cn bw sp Drosophila melanogaster не коррелирует с их уровнем транскрипции Игнатенко О.М., Бак Т.П., Захаренко Л.П. III Международная конференция "Дрозофила в экспериментальной генетике и биологии"
	HOW LONG SEQUENCED GENOME CAN REMAIN STABLE L.P. Zakharenko1,2, T.P. Bak, O.M. Ignatenko BGRS/SB’2012, Novosibirsk
	Научно-практические конференции учащихся, от цели к результату. Баймак Т.Ю. Всероссийская научно-методическая конференция "Современные подходы и системы обучения одаренных детей в российской школе".
	INTRASPECIFIC DROSOPHILA MELANOGASTER HYBRID DYSGENESIS AND ITS CONNECTION WITH MOBILITY OF TRANSPOSABLE ELEMENTS Zakharenko L.P., Dorogova N.V., Fedorova S.A. Международная конференция "Хромосома 2012"
	Апоптоз и некроз при регрессии опухолей у мышей под влиянием циклофосфана. Баймак Т.Ю. Студент и научно-технический прогресс. Материалы XXXVII международной научной студенческой конференции.
2011	Transcription rates of transposable elements and their transposition frequency in cn y bw sp strain of Drosophila melanogaster Zakharenko L., Bak T., Ignatenko O. Moscow Conference on Computational Molecular Biology. July 21-24. 2011. // Moscow. 2011. P.. 392-393.
2010	Влияние мутаций в гене peanut на деления соматических и генеративных клеток Drosophila melanogaster Ахметова К.А., Болоболова Е.У., Федорова С.А. II Вторая международная конференция "Дрозофила в экспериментальной генетике и биологии" Одесса. 2010
	Влияние мутаций в гене pnut на цитокинез в генеративных и соматических клетках Drosophila melanogaster Ахметова К.А. XLVIII Международная научная студенческая конференция "Студент и научно- технический прогресс", г. Новосибирск, 10-14 апреля 2010 г.
2009	Развитие зародышей соболя во время диапаузы ( цитогенетический аспект) Исакова Г.К 3-я Международная научно-практическая конференция "Сохранение разнообразия животных и охотничье хозяйство России" (Москва, 2009 г.)
	Возможный цитогенетический механизм, лежащий в основе возникновения разнообразия в физиологии репродукции млекопитающих Исакова Г.К 5-й съезд ВОГИС, посвященный 200-летию со дня рождения Чарльза Дарвина, Москва, 21-28 июня 2009 г.
	Септин, кодируемый геном peanut Drosophila melanogaster, имеет различающиеся функции в клетках зародышевого и соматического пути Ахметова К.А., Федорова С.А XII Всероссийская молодежная школа-конференция по актуальным проблемам химии и биологии. МЭС ТИБОХ, Владивосток 7-14 сентября 2009г.
2008	Мутация в гене peanut вызывает нарушение сегрегации хромосом в клетках нервных ганглиев личинок Drosophila melanogaster Ахметова К.А., Фёдорова С.А. I Международная конференция «Дрозофила в экспериментальной генетике и биологии»
2007	Мутации, эмбриогенез и эволюция у млекопитающих Исакова Г.К. Научная конференция "Современные проблемы биологической эволюции", посвященная 100-летию Дарвиновского музея (Москва, 2007)
	Реорганизация кариотипа, тайминг эмбриогенеза и эволюция. Исакова Г.К. Международная научная конференция “Current Evolutionary Thinking in Biology, Medicine and Sociology“, посвящённая 90-летнему юбилею Д.К. Беляева

Гранты

2016	Генетическое разнообразие эндосимбиотической бактерии Wolbachia и мтДНК у Drosophila melanogaster: природные популяции и лабораторные линии РФФИ, номер гранта 16-34-00819
2015	Генетическое разнообразие эндосимбиотической бактерии Wolbachia и мтДНК у Drosophila melanogaster: природные популяции и лабораторные линии РФФИ, номер гранта 16-34-00819 мол_а
2014	The role of Pnut and its functional domains in Drosophila melanogaster spermatogenesis OPTEC Zeiss, номер гранта 41/2014/51-Nvs
	Изучение молекулярно-генетических механизмов нарушения развития гонад при РМ гибридном дисгенезе у Drosophila melanogaster РФФИ, номер гранта 14-04-00929
2013	Изучение роли белка Pnut и его функциональных доменов в сперматогенезе Drosophila melanogaster РФФИ, номер гранта 14-04-31289 мол_а
	Изучение молекулярно-генетических механизмов нарушения развития гонад при РМ гибридном дисгенезе у Drosophila melanogaster РФФИ, номер гранта 14-04-00929 А
2012	Изучение функций гена pnut в яичниках Drosophila melanogaster ОПТЭК Carl Zeiss
2010	Участие во II Международной конференции "Дрозофила в экспериментальной генетике и биологии" РФФИ, номер гранта 10-04-09621-моб_з
	Цитогенетическая диссекция цитокинеза в генеративных тканях Drosophila melanogaster РФФИ, номер гранта 10-04-00075 -а

Научное руководство

2016	Анализ мутации ff16, вызывающей стерильность гомозигот Drosophilla melanogaster Хрущева Ася Сергеевна , 2016-06-01
	«Роль белка Peanut и его функциональных доменов в клеточных процессах у Drosophila melanogaster» Ахметова Катарина Артемовна , 2016-02-17

Учебные курсы

2015	Клеточная гибель: механизмы, морфология, сигнальные каскады аспирантура ИЦИГ СОРАН, семестров: 2
2014	Молекулярные основы базовых генетических процессов Фёдорова С.А. Кафедра биомедицинской физики НГУ, 5 и 6 курс, 36 часов, семестров: 1