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