Laboratory of Developmental Epigenetics

Короткова А.М. представит доклад
«Участие RNF12 в процессе инактивации Х-хромосомы».
Аннотация.
В соматических клетках самок плацентарных млекопитающих одна из двух Х-хромосом инактивируется для того, чтобы свести к минимуму связанное с полом различие в дозе генов, расположенных на Х-хромосоме. Инактивация в клетках эмбриона является случайным процессом, при котором каждая Х-хромосома имеет равные шансы к инициации инактивации, вызванной ядерной концентрацией одного или более активаторов процесса инактивации, закодированных на Х-хромосоме. Авторы статьи обнаружили, что Е3 убиквитин лигаза RNF12 является важным активатором инициации инактивации. Дополнительные копии мышиного Rnf12 или человеческого RNF12 приводят к инициации инактивации одной Х-хромосомы в эмбриональных стволовых клетках самцов и обеих Х-хромосом в эмбриональных стволовых клетках самок мыши. Это происходит при наличии нормальной открытой рамки считывания гена Rnf12, а также коррелирует с трансгенным уровнем экспрессии RNF12. Инициация инактивации заметно снижается в дифференцирующихся эмбриональных стволовых клетках самок, гетерозиготных по гену Rnf12 (Rnf12+/-). Полученные данные свидетельствуют об участии RNF12 в процессе подсчета Х-хромосом и инициации процесса инактивации.

По материалам статьи:
Jonkers I., Barakat T.S., Achame E.M., Monkhorst K., Kenter A., Rentmeester E., Grosveld F., Grootegoed J.A., Gribnau J. RNF12 is an X-Encoded dose-dependent activator of X chromosome inactivation // Cell. 2009. V. 139. P. 999–1011.

Стекленева А.Е. представит доклад
«Поддержание плюрипотентности эмбриональных клеток полевок
(Myodes glareolus) в условиях культивирования in vitro».
Доклад подготовлен по материалам статьи
Suwinska A., Tarkowski A.K., Ciemerych M.A.
Pluripotency of bank vole embryonic cells depends on FGF2 and activin A signaling pathways //
Int. J. Dev. Biol. 2010. V. 54. P. 113-124.
Аннотация
На сегодняшний день стало понятным, что существуют видоспецифические особенности поддержания плюрипотентного состояния эмбриональных клеток. В данной работе авторы пытались получить эмбриональные стволовые клетки рыжей полевки и гибридов мыши F1(C57Bl/6xCBA/H) и F1(C57Bl/6×129/Sv), используя стандартный протокол для эмбриональных стволовых клеток (ES) мыши (в ES среду для культивирования добавлялся LIF — leukaemia inhibitory factor). В процессе культивирования клетки анализировались на наличие маркеров эмбриональных стволовых клеток (Oct4), трофобластных стволовых клеток (Cdx2) и клеток экстраэмбриональной эндодермы (Gata4). В отличие от мышиных гибридов, клетки которых длительно экспрессировали Oct4 маркер и формировали ES подобные колонии, клетки полевки к 4 дню культивирования экспрессировали гены Cdx2 или Gata4 и дифференцировались в направлении производных трофэктодермы и первичной эндодермы. Таким образом, было показано, что условия получения ES клеток, оптимизированные для мыши, не подходят для рыжей полевки. При использовании системы поддержания плюрипотентности для ES клеток человека (фактор FGF2, активин А), несмотря на то, что клетки полевки в конечном итоге уходили в дифференцировку, экспрессия Oct4 сохранялась значительно дольше. Это свидетельствует о том, что в самообновлении эмбриональных стволовых клеток полевки принимают участие сигнальные пути, больше характерные для человеческих клеток, а не для мышиных.

3 декабря в 15-00 в конференц-зале Савушкина Д.А. представит обзорный доклад

«Хондрогенная дифференцировка эмбриональных стволовых клеток человека»

Аннотация

Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) человека являются огромным источником для воспроизведения процессов формирования тканей in vitro, необходимых в регенеративной медицине. Как известно, клетки в составе тканей окружены экстраклеточным матриксом (ЭКМ), в состав которого входят тканеспецифичные белки (коллаген, ламинин, аггрекан и т.п.). Межклеточные взаимодействия и ЭКМ влияют на паттерн экспрессии генов в клетках и на их дальнейшую дифференцировку в процессе морфогенеза. Моделью для исследования роли этих аспектов служит 3D культивирование ЭСК человека. Хондрогенез представляет собой многоступенчатый процесс. Экспрессия гена Sox9 является необходимым фактором для процесса хондрогенеза и экспрессии хондроцит-специфичных белков: коллагена I, IX, XI типов и аггрекана, которые необходимы для поддержания биомеханических свойств хряща. В настоящее время широко известны такие заболевания, как ревматоидный артрит и остеоартрит, сопровождающиеся разрушением ЭКМ суставного хряща. Аутологичные хондроциты и матрикс-связанные хондроциты, полученные in vitro, выступают кандидатами для участия в будущем в тканевой инженерии при лечении заболеваний, связанных с дегенерацией хрящевой ткани.

Бернвальд В.В. представит доклад
«Использование химических веществ для повышения эффективности получения
индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека«.
Доклад подготовлен по материалам статьи:
Lin T., Ambasudhan R., Yuan X., Li W., Hilcove S., Abujarour R., Lin X.,
Hahm H.S., Hao E., Hayek A., Ding S. A chemical platform for improved
induction of human iPSCs // Nat. Methods. 2009. V. 6. N 11. P. 805-808.
Аннотация
Низкая эффективность методов репрограммирования для получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) не позволяет использовать эти клетки в биомедицине. В статье описывается увеличение эффективности репрограммирования фибробластов мезенхимального типа при помощи трех химических веществ (SB431542, PD0325901, тиазовивин), как при отдельном их действии, так и при совместном в течение 7 дней их использования. Данные вещества являются ингибиторами TGFβ и MEK-ERK сигнальных путей и повышают выживаемость клеток после пересадки трипсином.

Павлова С.В. представит доклад «Инициация инактивации Х-хромосомы в свете модели “обратной связи”».
Доклад подготовлен по материалам статьи:
Starmer J., Magnuson T. A new model for random X chromosome inactivation //
Development. 2009. V. 136. № 1. P. 1-10. doi:10.1242/dev.025908.
Аннотация
В результате процесса Х-инактивации у самок млекопитающих происходит уменьшение количества активных Х-хромосом до одной на диплоидный набор. Инактивация Х-хромосомы контролируется локусом Xic, который содержит основной ген Xist под контролем генов Tsix и Xite. В докладе суммированы данные по взаимодействию генов локуса Xic, их влиянию на выбор неактивной Х-хромосомы. Будут обсуждаться достоинства и слабые места известных моделей Х-инактивации, и предложена новая модель выбора неактивной Х-хромосомы, модель «обратной связи», которая наиболее полно объясняет известные экспериментальные данные.

29 октября в 15-00 Дементьева Е.В. представит доклад «Новые данные о роли Xist РНК в процессе импринтированной инактивации Х-хромосомы».

Доклад подготовлен по материалам статьи: Kalantry S., Purushothaman S., Bowen R.B., Starmer J., Magnuson T. Evidence of Xist RNA-independent initiation of mouse imprinted X-chromosome inactivation // Nature. 2009. V. 460. № 7255. P. 647-651.

Аннотация У самок млекопитающих одна из двух Х-хромосом подвергается транскрипционному сайленсингу для достижения равного уровня экспрессии генов Х-хромосомы с самцами, которые имеют только одну Х-хромосому. Этот процесс получил название инактивации Х-хромосомы. У некоторых видов плацентарных млекопитающих (например, грызунов) на предымплантационных стадиях развития происходит импринтированная инактивация унаследованной от отца Х-хромосомы, которая в дальнейшем сохраняется в клетках экстраэмбриональных тканей. В клетках, из которых формируются ткани собственно эмбриона, во время имплантации происходит реактивация отцовской Х-хромосомы и последующий процесс случайной инактивации либо отцовской, либо материнской Х-хромосомы. Принято считать, что инициация как случайной, так и импринтированнаой инактивации зависит от экспрессии гена Xist на будущей неактивной Х-хромосоме. Xist РНК распространяется вдоль Х-хромосомы и связывает модифицирующие хроматин белковые комплексы, необходимые для установления неактивного состояния. В данной работе авторы исследовали динамику процесса инактивации Х-хромосомы в нормальных эмбрионах самок мыши и эмбрионах, имеющих мутацию гена Xist на отцовской Х-хромосоме. Было показано, что в предымплантационном развитии мыши сайленсинг генов на отцовской Х-хромосоме может инициироваться в отсутствие экспрессии гена Xist. Оказалось, что Xist РНК отвечает не столько за инициацию импринтированной инактивации, сколько за ее стабильное поддержание в экстраэмбриональных тканях на постимплантационных стадиях развития.

Очередной семинар Journal club лаборатории эпигенетики развития состоится 1 июля в 17-00 в Центре Новых Медицинских Технологий.
По приглашению Центра Татьяна Вагнер выступит с докладом «Репрограммирование зрелых экзокринных клеток поджелудочной железы в эндокринные бета-клетки»
Аннотация
Одним из достижений регенеративной медицины является возможность преобразовывать зрелые клетки одного типа в клетки другого типа для их использования в восстановлении и регенерации тканей. Хотя отдельные примеры репрограммирования дифференцированных клеток известны, в целом, остается не понятным, каким именно образом можно превратить один тип клеток в другой и как этот процесс контролировать. В настоящей работе авторы определили специфическое сочетание трех транскрипционных факторов (Ngn3 – так же известный как Neurog3, – Pdx1 и Mafa), которые репрограммируют зрелые панкреатические экзокринные клетки в организме взрослых мышей в клетки, которые чрезвычайно похожи на β-клетки. Индуцированные β-клетки неотличимы от эндогенных островковых β-клеток по размеру, форме и ультраструктуре. Они экспрессируют типичные для β-клеток гены, и способны понижать уровень сахара в крови благодаря локальному ремоделингу сосудов и синтезу инсулина. Данное исследование демонстрирует возможность прямого репрограммирования дифференцированных клеток in vivo без реверсии к плюрипотентному стволовому состоянию.

Сорокин М.А.
Динамика активности отцовской Х-хромосомы в ходе процесса импринтированной инактивации
Доклад по статье
Patrat C., Okamoto I., Diabangouaya P., Vialon V., Le Baccon P., Chow J., Heard E. Dynamic changes in paternal X-chromosome activity during imprinted X-chromosome inactivation in mice // PNAS. 2009.
аннотация
У млекопитающих компенсация различий в дозе генов Х-хромосомы между самцами и самками достигается путем инактивации одной из двух Х-хромосом у самок. В раннем развитии мыши сначала имеет место так называемая импринтированная инактивация, в ходе которой во всех клетках предымплантационного зародыша инактивируется только отцовская Х-хромосома (X paternal, Xp). Одна из гипотез предполагает, что в ранних зародышах самок Хр уже находится в преинактивированной форме благодаря предшествующей инактивации этой хромосомы в ходе мейоза в половой линии самца.
Какова степень активности Хр в период непосредственно после оплодотворения? Когда начинается сайленсинг Х-сцепленных генов? До недавнего времени это было неизвестно. Авторы статьи систематически исследовали экспрессию нескольких Х сцепленных генов на уровне отдельных клеток предымплантационных зародышей мыши. В результате они наблюдали динамику активности Хр в раннем развитии. Вместо ожидаемого «преинактивированного» состояния авторы обнаружили полную активность Хр на стадии зиготической активации транскрипции. Первые признаки сайленсинга появлялись, начиная с 4-клеточной стадии. Любопытной обнаруженной особенностью была асинхронность инактивации разных генов Х хромосомы. Некоторые локусы демонстрируют раннее начало инактивации (стадия 4-8 клеток), другие же, наоборот, чрезвычайно позднее (постбластоцистные стадии), а часть локусов никогда не достигают полной инактивации. Таким образом, сайленсинг некоторых районов Х-хромосомы происходит вне обычного «временно́го окна» инактивации. Авторы также показали, что избегание инактивации отдельными генами является в высокой степени линеоспецифичным.
Эти данные указывают, что импринтированная инактивация Х-хромосомы у мыши представляет собой гораздо менее слаженный процесс, чем считалось ранее. Импринтированная инактивация вносит существенный вклад в эпигенетическое разнообразие процессов дозовой компенсации в раннем развитии.

Савушкина Д.А. представит доклад «Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки больных спинальной мышечной атрофией».
Доклад подготовлен по материалам статьи:
Ebert A.D., Yu J., Rose F.F., Mattis V.B., Lorson C.L., Thomson J.A., Svendsen C.N.
Induced pluripotent stem cells from a spinal muscular atrophy patient // Nature. 2009. V. 457. P. 277–1127.
аннотация
Спинальная мышечная атрофия вызывается наследуемой мутацией гена SMN1, которая приводит к дегенерации двигательных нейронов и, как следствие, к прогрессирующей мышечной слабости, параличам и ранней смерти. В данном исследовании были воспроизведены молекулярные процессы, характерные для этого заболевания, с использованием индуцированных плюрипотентных стволовых (iPS) клеток. iPS-клетки были получены из фибробластов пациента и его матери, у которой нет клинических признаков заболевания, а затем дифференцированы в мотонейроны. Культура нервных клеток пациента использовалась для испытания лекарственных препаратов, потенциально эффективных при спинальной мышечной атрофии. Эта модель позволяет изучать прогрессию заболевания в лаборатории и разрабатывать адекватную терапию. В дальнейшем новая технология позволит получать для исследования любые клетки, пораженные генетическим дефектом.

Устные доклады
1. Закиян С.М. Избирательная инактивация Х-хромосомы у обыкновенных полевок. — 10 мин.
2. Шевченко А.И. Мейотическая, импринтированная и случайная инактивация Х-хромосомы. 20 мин.
3. Орищенко К.Е. Определение и анализ регуляторных районов центра инактивации Х-хромосомы у обыкновенных полевок. — 20 мин.
4. Дементьева Е.В. Статусы экспрессии и метилирования генов Х-хромосомы в соматических и экстраэмбриональных тканях обыкновенных полевок. — 20 мин.

Стендовые сообщения
8.30-9.30
1. Медведев С.П., Шевченко А.И., Елисафенко Е.А.. Особенности молекулярно-генетической организации, регуляции и экспрессии генов Oct4 и Nanog у полевок рода Microtus.
2. Григорьева Е.В., Шевченко А.И. Трофобластные стволовые клетки полевки – модель для изучения импринтированной инактивации Х-хромосомы in vitro.
3. Жукова О.А., Орищенко К.Е., Шевченко А.И., Елисафенко Е.А. Анализ структуры, регуляции и происхождения гена Tsix полевки Microtus rossiaemeridionalis.
4. Малахова А.А., Шевченко А.И., Елисафенко Е.А. Экспрессия в центре инактивации Х-хромосомы у обыкновенных полевок рода Microtus.
5. Мазурок Н.А., Малахова A.A., Шевченко А.И. Инактивация Х-хромосомы в эмбриональных стволовых клетках человека.
6. Мазурок Н.А., Шевченко А.И. Линии стволовых клеток экстраэмбриональной эктодермы обыкновенных полевок.
7. Сорокин М.А., Елисафенко Е.А., Шевченко А.И. Ген Xist и модификации хроматина неактивной Х-хромосомы у Sorex araneus.
8. Захарова И.С., Шевченко А.И. Особенности модификаций хроматина Х-хромосом, связанные с дозовой коммпенсацей у сумчатых.
9. Сорокин М.А., Медведев С.П., Шевченко А.И. Экспрессия генов раннего развития.
10. Васькова Е.А., Павлова С.В., Дементьева Е.В., Шевченко А.И. Модификации хроматина неактивной Х-хромосомы у обыкновенных полевок.