Новости

В Университете «Сириус» завершен один из научных проектов грантополучателей «Научное наставничество» Российского фонда фундаментальных исследований и Фонда «Талант и успех». Ученые НИИ Физико-химической биологии имени А.Н.Белозерского Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова и других организаций обнаружили нарушения в работе генов, которые могут приводить к неверным выводам при работе с широко используемой дрожжевой коллекцией, созданной в Стэнфорде 20 лет назад. Это поможет ученым в десятках тысяч лабораторий по всему миру. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале Nucleic Acids Research.

Дрожжи – это модельный организм, широко используемый генетиками и биологами. В их клетках, как и в наших, есть ядро. Поэтому результаты исследований, проводимых на дрожжах, обычно можно переносить и на высокоразвитые организмы.

«Изначально наша работа в рамках гранта посвящена последствиям нарушения работы медицински значимых генов, связанных с биосинтезом белка. Мы брали нокаутные штаммы дрожжей – это значит, что один определенный ген в каждом штамме был удален. Очевидно, что если ген сломан, то функции, с ним связанные, не выполняются. Нас интересовали изменения, которые укажут на функции удаленного гена. Мы заметили, что очень часто оказывалась измененной интенсивность работы гена, соседнего с удаленным. И мы решили этот вопрос тоже изучить. Наука так устроена, что ярким наблюдениям стоит уделять внимание, даже если это не было запланировано», – рассказал заведующий отделом взаимодействия вирусов с клеткой НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского, доцент МГУ Сергей Дмитриев.

Работа велась на двух площадках: в Научно-технологическом университете «Сириус» и в лабораториях НИИ ФХБ МГУ. Исследовательская группа изучала библиотеку дрожжей, созданную консорциумом ученых в Стэнфорде. Набор включает около 4,5 тысяч штаммов и почти 20 лет используется исследователями по всему миру.

Создатели библиотеки заменяли удаляемые гены нокаутирующей кассетой, содержащей чужеродный ген, который придавал дрожжам устойчивость к антибиотику. Такая «добавка» была удобна для отбора мутантных штаммов. Но оказалось, что встроенный ген настолько сильно экспрессируется в кассете, что его присутствие влияет на работу соседних генов.

«Гены расположены в хромосоме один за другим, – объясняет магистрант МФТИ, сотрудник НИИ ФХБ МГУ Артем Егоров. – У них есть начало и конец, и с каждого гена от начала к концу считывается молекула-посредник – мРНК (это называется «транскрипцией»). Она затем служит матрицей для синтеза белка, закодированного в этом гене (эта стадия называется «трансляцией»). Мы обнаружили, что когда рядом с каким-то геном вводят нокаутирующую кассету, то, в зависимости от их взаимного расположения, либо начало, либо конец этой мРНК могут сместиться в сторону кассеты. И в результате трансляция мРНК пойдет неправильно, белка получится меньше. На эту деталь ранее никто не обращал внимания – а если изредка и замечали нарушения в работе соседних генов, то не могли понять, почему. Мы смогли раскрыть молекулярный механизм этого явления. Работа поможет ученым, которые работают с дрожжами, это десятки тысяч лабораторий по всему миру».

Изменения в работе генов, связанные с нокаутирующей кассетой, могут приводить к неверной интерпретации результатов исследований. Используя библиотеку, ученые могут видеть ложные нарушения, связанные не с удаленным геном, а с измененной активностью гена-соседа, переносить данные в медицинские исследования, подбирать вещества, которые на самом деле направлены на другой ген. По данным ученых МГУ, такая особенность может касаться примерно каждого пятого штамма в коллекции.

Конкурс «Научное наставничество» Российский фонд фундаментальных исследований и Фонд «Талант и успех» запустили в 2019 году. По его результатам 2019 года грантовую поддержку предоставили 41 проекту, по результатам 2020 – еще 25 проектам – это фундаментальные исследования, над которыми работают молодые ученые в команде с ведущими учеными-наставниками. Направления проектов созвучны стратегическим векторам развития Научно-технологического университета «Сириус»: генетика и науки о жизни, когнитивные исследования в области образования, информационные технологии и искусственный интеллект. Срок выполнения научных проектов – 2 года. Исследования частично проходят на базе лабораторий и инфраструктуры Университета «Сириус». С 2020 года конкурс проводится совместно ОАО «РЖД», Фондом «Талант и успех», Университетом «Сириус» и РФФИ.

1