Новосибирский государственный университет получил мегагрант правительства РФ на изучение эпигенетических механизмов неменделевского наследования. Работу над проектом возглавят английский учёный Прим Сингх и заведующий отделом регуляции генетических процессов и лабораторией геномики Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН кандидат биологических наук Степан Николаевич Белякин.
«Менделевское наследование — это классическое генетическое наследование какого-либо признака, когда он от родителя передаётся по определённым законам потомству и проявляется у этого потомства тоже по определённым законам с учётом доминирования и рецессивности. Зная эти законы и принципы комбинаторики, можно понять, какого плана потомство получится. А неменделевское наследование — то, что называется эпигенетикой (надгенетикой) — это различные эффекты, связанные с тем, как происходит наследование состояния хромосомы. И здесь начинаются всякие нюансы, которые способны искажать менделевские законы наследования», — рассказывает Степан Белякин.
Неменделевское наследование встречается у разных организмов. Например, у мыши оно проявляется в генном импринтинге, метилировании ДНК (модификация молекулы ДНК без изменения самой нуклеотидной последовательности ДНК). В зависимости от того, метилирована ли его ДНК, ген проявляет или не проявляет активность. У других организмов всё ещё чудесней. Так, у кокцид (к которым относится распространённый вредитель комнатных растений — щитовка) эти механизмы отвечают за удивительную разницу представителей разного пола: самец щитовки похож на обычную муху, а самка —на червяка. Происходит это потому, что у самки оба наследованных от родителей набора хромосом активны, а у самца один набор полностью инактивируется за счёт тех самых неменделевских эпигенетических механизмов. У грибного комара на определённой стадии развития выключается и полностью выкидывается половая хромосома, и это тоже как-то влияет на то, какого пола будет «итоговая» особь.
Интересно, что когда основоположник генетики американский биолог Томас Хант Морган думал, какой модельный организм взять для своих исследований, он выбирал между дрозофилой и грибным комаром и отказался от последнего как раз по причине его совершенно невероятных механизмов наследования, которые на тот момент представлялись необъяснимыми.
Именно на таких странных организмах предполагает проводить исследование Прим Сингх. «Этот учёный — очень талантливый биолог, он долгое время работал в Кембридже, потом в Эдинбурге, в Институте Рослина, где клонировали овечку Долли, затем в разных университетах Европы, сейчас его на хороших условиях пригласили в Назарбаев Университет (Казахстан). Я с ним познакомился в 2001 году на конференции в Италии. Он невероятно активный исследователь, у меня нет никаких сомнений, что он будет сюда часто приезжать и очень много работать», — говорит Степан Белякин.
У Прима Сингха было несколько идей, которые ему важно было проверить, он объединил в одну заявку три модельных организма — описанных выше мышь, щитовку и грибного комара. Эти организмы — очень удачные объекты для изучения неменделевского наследования, потому что они очень наглядны, любое отклонение от наблюдаемого эффекта на них будет сразу заметно. «Почему важно исследовать их комплексно? Когда мы смотрим всё вместе, то видим разные проявления этого неменделевского наследования в разных эволюционно далёких организмах, и нам гораздо проще находить какие-то общие черты, которые помогут сформулировать общие закономерности, — рассказывает Степан Белякин. — Почему неменделевское наследование и все эпигенетические эффекты важно изучать в целом? Потому что это — та самая граница, к которой сейчас подошла наука и перейти которую необходимо для того, чтобы двигаться дальше, в том числе и в прикладных областях. Во многих еще нерешенных прикладных задачах загвоздка как раз находится в этих эффектах. Например, выращивание искусственных органов. Чтобы сделать почку, необходимо перепрограммировать клетку, допустим, кожи, и это перепрограммирование — и есть механизмы неменделевского наследования, которыми важно научиться управлять. На мой взгляд, это самая животрепещущая вещь, которая сейчас есть в биологии».
В рамках научно-технического сотрудничества заявка на грант была подана от НГУ. Там будет выделено помещение, оборудование для которого закупят уже на средства гранта. В лаборатории студенты и аспиранты смогут знакомиться с новым для университета научным направлением и принимать участие в передовых экспериментах. Также Прим Сингх прочитает в НГУ курс лекций.
«Молодёжь будет комплексно учиться и осваивать все эксперименты и методы на этих новых подходах, что очень важно», — отмечает директор ИМКБ СО РАН доктор биологических наук Сергей Анатольевич Демаков.
В этом году было подано более 350 заявок на мегагранты по всей стране, из которых поддержали 35. Размер каждого гранта составляет до 90 млн рублей.
«Талант Сингха заключается в том, что он, не требуя бешено дорогого оборудования, ставит высококлассные эксперименты, которые отвечают на поставленные вопросы. Этому, я думаю, нам всем надо будет у него поучиться, — говорит Степан Белякин. — В рамках мегагранта лаборатория проработает три года, затем, по условиям, обязана продержаться ещё столько же. Но мне бы хотелось, чтобы она давала результаты и после этого. В НГУ может получиться новое направление, которое потом мы будем поддерживать за счёт других исследований».
Диана Хомякова
Фото: предоставлены ИМКБ СО РАН (1, 2), из открытых источников (анонс)
