ЛАБОРАТОРИЯ НЕЙРОГЕНЕТИКИ
И.о.зав. – д.б.н., доцент Екатерина Александровна Никитина
С целью развития исследований молекулярно-генетических механизмов регуляции нейрональной пластичности в 1997 г. был создан сектор, в состав которого вошел ряд сотрудников лаборатории генетики ВНД и лаборатории сравнительной генетики поведения, во главе с д. б. н. Е.В. Савватеевой-Поповой. В 1999 г. сектор был преобразован в лабораторию нейрогенетики.
Нейрогенетика – современная область знаний, объединяющая достижения и методологию классической и молекулярной генетики, нейрофизиологии и этологии. Ее предметом после расшифровки генома человека и других видов стала сравнительная функциональная геномика, т. е. установление функции секвенированных генов и их взаимодействия в контроле осуществления физиологических функций организма в норме и патологии.
Так, функции генов болезней человека могут быть установлены при анализе фенотипических проявлений мутаций в структурно-функциональных гомологах этих генов у дрозофилы. Поэтому в центре внимания лаборатории находится создание животных моделей нейродегенеративных заболеваний и синдромов со множественным проявлением («геномные болезни») человека для доклинических исследований и поиска терапевтических стратегий. Эти заболевания с различными этиологией, возрастом возникновения, поражаемыми структурами мозга, тем не менее, перекрываются на одном уровне – сигнального каскада ремоделирования актина. Ключевым ферментом этого процесса является limk1. Значительная часть экспериментальной работы осуществляется с привлечением линий дрозофилы с полиморфизмом по гену limk1. Кроме того, limk1 представляет собой центральный узел взаимодействия между различными генными сетями, участвующими в регуляции функциональных процессов мозга в норме и при патологии. Начальным звеном системы ремоделирования актина является глутаматэргический сигнальный каскад. Исторически большое внимание уделяется изучению спонтанных «нокаутов» эволюционно-консервативных генов кинуренинового пути обмена триптофана.
Научные исследования лаборатории лежат в русле решения одной из наиболее фундаментальных задач современной нейронауки – познания того, как мозг участвует в приобретении, хранении и воспроизведении различных форм памяти. Последовательно анализируются события на пути от основного проявления нейродегенеративных заболеваний – нарушений обучения и памяти – до конкретного гена. Это достигается сопоставлением большого числа исследуемых мутаций с конкретными нарушениями нейрохимии или морфологии мозга при непременной изначальной демонстрации когнитивных нарушений. Такой комплексный подход требует применения большого числа методик (поведенческих, иммуноцитохимических, цитогенетических, молекулярно-генетических) и методов биоинформационного анализа нуклеотидных и белковых последовательностей. При этом рассматривают работу генома нейрона как системы, перестройки которой ведут к изменению пространственной организации хромосом ядра, изменению транскрипционной активности (экспрессии) одного или многих генов и, в результате этого, к созданию предпосылок для долговременного хранения следа памяти при обучении, постстрессорных и посттравматических синдромах и возникновения «геномных болезней» – спорадических синдромов с множественными, в том числе когнитивными нарушениями.
В силу того, что нейродегенеративные заболевания зачастую носят спорадический характер, в их возникновении большую роль играют факторы внешней среды. Дрозофила предоставляет уникальные возможности для изучения эффектов самых разных внешних воздействий. В работах лаборатории показано, что четыре фактора внешней среды – освещение, геомагнитное поле, температура, давление/содержание кислорода оказались связаны между собой не только общим сенсором – CRY, выполняющим функции синхронизатора часовых ритмов, температуры, гипоксии, но и общей мишенью – динамикой актинового цитоскелета; на уровне генетического аппарата такой мишенью является ДНК, которая реагирует на стрессорные и когнитивные вызовы формированием разрывов. Проведенные исследования с одной стороны подчеркивают значимость дальнейшего изучения интеграции различных генных сетей, участвующих в регуляции функционирования мозга, а с другой – открывают новые пути исследования лекарственных средств для лечения когнитивных расстройств.
Большое внимание уделяется наставничеству и работе с молодыми учеными, в последние годы лаборатория стала настоящей кузницей кадров благодаря активному привлечению студентов, преимущественно РГПУ им. А.И. Герцена, лучшие из которых становятся аспирантами ИФ РАН.