Лаборатория эволюционной цитогенетики

Задача лаборатории – изучение структурно-функциональной организации генома с целью оценки общей регуляции экспрессии генов, основанной на иерархической организации генома, которая включает:

1) первый уровень – молекулярно-генетическую организацию ядерного генома, определяющую функционирование генома в онто- и филогенезе;
2) второй уровень – эпигенетические модификации белков хроматина, формирующие структурно-функциональный паттерн, связанный с транскрипцией, репликацией, репарацией и другими внутриядерными процессами;
3) третий уровень – трехмерную организацию ядерного генома, обеспечиваемую прикреплением специфических районов хромосом к ядерной оболочке, формирующую ткане- и видоспецифичную архитектуру ядра и действующую как интегральный регулятор функционирования и эволюции генома.

Результаты исследований могут быть использованы для решения проблем развития организмов, их эволюции, а также в медицине для изучения заболеваний, связанных с хромосомными перестройками, реорганизацией гетерохроматина и архитектуры ядра.

В лаборатории также проводится изучение процессов автоселекции в проточных популяциях в нелимитированных (плотностат) и лимитированных (хемостат) условиях на популяционном и биоценотическом уровнях. Выясняется методология экологического конструирования экосистем для ландшафтно-климатических условий Сибири. Использование системы трансгенеза позволит решать проблемы борьбы с эпидемически опасными для человека двукрылыми насекомыми.

Текущие исследования

1. Молекулярно-цитогенетическое исследование реорганизации архитектуры хромосом в онто- и филогенезе Diptera.

- Исследование реорганизации системы прикрепления хромосом к ядерной ламине у близких видов малярийных комаров Anopheles. С помощью иммуноокрашивания политенных хромосом малярийных комаров антителами к белкам ядерной ламины выявляются районы хромосом, осуществляющие прикрепление к ядерной оболочке. Это дает возможность для сравнения паттернов контактов хромосом у близких видов малярийных комаров и позволяет выяснить, каким образом эволюционировала система хромосом с ядерной оболочкой в развитии палеоарктической и неарктической ветви малярийных комаров комплекса «maculipennis». Анализ локализации гомеологичных районов хромосом проводится с помощью флуоресцентной in situ гибридизации (FISH) и микродиссекции хромосом.

- Изучение молекулярно-генетической организации районов прикрепления хромосом к ядерной оболочке у близких видов малярийных комаров Anopheles. Секвенирование геномов малярийных комаров Anopheles позволяет анализировать последовательности ДНК, расположенные в гетерохроматических районах хромосом и районах контактов с ядерной ламиной. Доступные для анализа данные в таких базах как Vector Base позволяют проводить анализ нуклеотидных последовательностей ДНК в районах прикрепления и определять содержание в них мобильных элементов, тандемных повторов и генов. Сравнительный анализ молекулярно-генетической организации таких районов хромосом у разных видов и в разных клеточных системах позволит выявить элементы ДНК, которые могут обеспечивать контакты хромосом с ядерной оболочкой и ответить на вопрос, как они эволюционируют.

- Исследование пространственной организации хромосом и точек контактов хромосом с ядерной оболочкой у малярийных комаров Anopheles. Использование методики флуоресцентной in situ гибридизации (3D-FISH) и конфокальной микроскопии позволяет определить положение любого участка генома в интактных ядрах.

- Сравнительный анализ ориентации политенных хромосом и ассоциации их прицентромерных районов на разных стадиях политенизации в ядрах трофоцитов разных видов дрозофилы и малярийных комаров с использованием метода 3D-FISH.

- Изучение пространственной локализации гетерохроматиновых районов с помощью иммунофлуоресцентного окрашивания гетерохроматиновых районов хромосом антителами к белку HP1.

- Изучение различия в пространственной организации районов политенных хромосом с различным уровнем генетической экспрессии. Выявление активно экспрессируемых участков политенных хромосом, питающих клеток яичников мух и комаров методом иммунофлуоресцентного окрашивания хромосом, выявление внутриядерного положения гетерохроматиновых районов хромосом относительно ядерной оболочки и анализ взаиморасположения гетерохроматиновых блоков на ранних стадиях оогенеза.

- Изучение пространственной организации хромосом у видов Drosophila комплекса «melanogaster» на разных стадиях политенизации и изменения морфологии ядер трофоцитов. Исследование проводится с помощью метода флуоресцентной in situ гибридизации (3D-FISH) и заключается в изучении архитектуры хромосом в ядрах на разных стадиях функционирования генетического аппарата у близкородственных видов дрозофил.

- Изучение реорганизации взаимодействия хромосом с ядерной ламиной у разных видов Drosophila комплекса «melanogaster». Проводится сравнительный анализ распределения сайтов связывания с ядерной оболочкой на хромосомах видов с кардинальными различиями в организации ядра.

2. Изучение эволюции кариотипов эпидемически опасных двукрылых насекомых.

- Конструирование цитогенетических карт и сборка секвенированных геномов.

3. Изучение динамики актинового цитоскелета в оогенезе двукрылых насекомых.
 
- Изучение цитоскелетных структур из актиновых филаментов в высокополиплоидных транскрипционно активных клетках, участвующих в процессе оогенеза у двукрылых насекомых.

- Проведение сравнительного анализа внутриклеточных структур, образованных актиновыми филаментами у видов мух семейства Calliphoridae. Выявление межвидовых особенностей актинового цитоскелета в клетках одного типа.

- Изучение динамики актинового цитоскелета на разных стадиях функционирования клеток, на разных стадиях оогенеза и в зависимости от взаиморасположения клеток.

4. Изучение динамики, видового состава и полиморфизма природных популяций комаров Anopheles, Aedes и Ochlerotatus в Западной и Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.

- Исследование инверсионного полиморфизма и полиморфизма популяций по размерным вариантам гетерохроматических блоков у малярийного комара Anopheles messeae как механизмов адаптивной пластичности вида.

- Исследование видового состава кровососущих комаров (Diptera, Culicidae) различных регионов России. Выявление доминантных, субдоминантных и редких видов в исследуемых регионах и анализ частот встречаемости в соответствии с экологическими характеристиками. Проведение морфологического анализа с целью дальнейшего молекулярно-генетического исследования видов комаров, определение которых по морфологическим критериям затруднено.

5. Комплексные молекулярно-генетические исследования природных популяций комаров комплекса Culex pipiens (Cx. p. pipiens, Cx. p. molestus и Cx. torrentium).

- Анализ распространения и численного соотношения видов комаров комплекса Culex pipiens в природных популяциях на территории России, Украины, Республик Казахстан, Беларусь и Кыргызстан.

- Исследование распространения штаммов эндосимбиотической бактерии Wolbachia pipientis в природных популяциях комаров комплекса C. pipiens.

Руководитель лаборатории

Стегний Владимир Николаевич,
доктор биологических наук, профессор
Тел. +7 (3822) 529 752   email: stegniy@res.tsu.ru 

Партнёры

раздел в разработке