Изучение организации митохондриального генома низших эукариотНИР

Survey of lower eukaryotes mitochondrial genome organisation

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Изучение организации митохондриального генома низших эукариот
Результаты этапа: -В дополнение к полученным ранее КАР1, КАР3 и КАР6, получены генноинженерные варианты белка КАР2. Проведена предварительная характеристика полученного рекомбинантного белка. Показано, что он обладает умеренной субстратной специфичностью в реакции связывания с кпДНК. Для сравнения свойств нативных( т.е. выделенных непосредственно из клеток) и рекомбинантных форм КАРs был проведен большой цикл экспериментов по оптимизации методов выделения кинетопластов (ДНК содержащая часть митохондрии трипаносоматид) и последующего выделения ДНК ассоциированных белков. Самостоятельная часть проекта - продолжение работ по характеристике миникольцевого компонента кинетопластного генома Leptomonas pyrrhocoris. Работа проводится с использованием биоинформационных методов и базируется на анализе данных полногеномного секвенирования генома. Показано, что наличие двух консервативных областей характерно для трипаносоматид из, так называемой, группы медленно эволюционирующих видов (представители родов Leptomonas и Crithidia). Установлено, что половины каждого миникольца различаются по своим характеристикам (по содержанию GC пар, по наличию специфических "регуляторных" последовательностей, по участкам, кодирующим гидовые РНК и др.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Изучение организации митохондриального генома низших эукариот
Результаты этапа: Были установлены структуры миниколец митохондриального генома для двух представителей трипаносоматид, относящихся к разных филогенетическим ветвям дерева. Проведены аннотация и сравнительный анализ полученных данных с известными миникольцевыми геномами. Было показано, что структура миниколецвой компоненты митохондриального генома трипаносоматид может существенно различаться у разных представителей семейства. У некоторых, например Trypanoplasma borreli, молекулы, несущие гены гРНК, по-видимому, могут вообще не быть кольцевыми. Также для данной компоненты генома характерна высокая степень размерной вариабельности: известны варианты как с крайне короткими, так и с необычайно крупными молекулами. Исследования, проводимые в рамках проекта, расширяют наши представления о возможных структурных вариантов организации митохондриальной ДНК, что позволяет нам лучше оценить возможные сценарии эволюции структуры кинетопласта в целом. Так, например, исследования генома T. borreli позволяют нам предположить, что миникольцевая компонента генома могла происходить из случайных АТ-богатых участков ДНК, возможно, экзогенного происхождения, поначалу не игравших никакой генетической роли в клетке. На это указывает характер расположения генов гРНК. Результаты исследований были опубликованы в виде 2 научных статей в ведущих международных журналах по теме исследования. Нами были проведены оптимизации метода получения нативных KAP белков и получены предварительные данные, указывающие на то, что с использованием данного метода можно получать фракции, обогащенные целевыми KAP белками.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Изучение организации митохондриального генома низших эукариот
Результаты этапа: По результатам 3 этапа можно сделать следующие выводы: Белки КАР2, КАР4 и КАР6 вряд ли выполняют функцию компактизации ассоциата кпДНК. Возможно, эта функция проявляется локально на отдельной стадии жизненного цикла. Молекулы КАР белков взаимодействуют с индивидуальными миникольцевыми ДНК для видов, у которых размер миникольцевых ДНК превышает 2,5–3 т.п.н. Возможная роль большей части KAP белков состоит в структурной защите ДНК отдействия нуклеаз. Не исключено, что KAP белки могут выполнять несколько функций.
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Изучение организации митохондриального генома низших эукариот
Результаты этапа: В результате проекта нами был детально описан митохондриальный геном Blastocrithidia nonstop (штамм P57). Были получены последовательности максикольца митохондрии, а также полный репертуар миниколец (гетерогенной популяции кольцевых молекул небольших размеров, кодирующих гены гидовых РНК у кинетопластид). Установлено, что несмотря на большую дивергенцию последовательностей генов ядерного генома, а также использование данным видом альтернативного генетического кода без стоп-кодонов (показано нами ранее), митохондриальный геном B. nonstop имеет "классическую" для большинства трипаносоматид организацию (дискообразная структура из компактизованных кольцевых молекул). В ядерном геноме были идентифицированы гены KAP (кинетопласт-ассоциированных) белков, а также всё множество генов импортируемых в митохондрию белков системы РНК-редактирования, что указывает на сохранение функции кинетопласта, несмотря на показанную в ходе другого проекта утрату активности и редактирования мРНК генов комплекса I дыхательной цепи митохондрий. Для установления относительной скорости эволюции в геномах трипаносоматид была детально изучена эволюция гена RPS12 митохондрии, данный анализ позволил установить, что паттерн редактирования генов (а более точно - редактируемых доменов в составе генов) является эволюционно консервативным наравне с наиболее консервативными аминокислотными позициями, тогда как нуклеотидная послдовательность гена и генов соответствующих гРНК являются вариабельными. Нами были также установлены методами in silico структуры всех KAP белков B. nonstop. В настоящее время проводится их сравнительный анализ с целью выявления консервативных и вариабельных паттеронов.
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Изучение организации митохондриального генома низших эукариот
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".