ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА
И РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ГЕНОВ
Государственную премию России получили сотрудники лаборатории
молекулярной генетики ИЦиГ СО РАН — доктор биологических наук
Елена Беляева (главный научный сотрудник), член-корреспондент РАН
Игорь Жимулев (заведующий лабораторией), доктор биологических
наук Валерий Семешин (ведущий научный сотрудник) за цикл работ
«Организация генома и регуляция активности генов у эукариот».
По случаю этого знаменательного события корреспондент «Науки в
Сибири» беседует с заведующим лабораторией И. Жимулевым.
Людмила Юдина
— Игорь Федорович, прежде всего примите наши искренние
поздравления!
Первый вопрос: когда вы взяли верный курс в заданном
направлении — начали исследования, завершившиеся столь успешно?
— Точкой отсчета можно считать ноябрь 1972 года, когда несколько
исследователей-единомышленников, успешно проведя совместный
эксперимент, положили начало созданию лаборатории. Сформировался
наш коллектив из выпускников Ленинградского, Горьковского и
Новосибирского университетов. С самого начала работа лаборатории
была связана с изучением организации политенных хромосом. В ней
сочетаются разные уровни исследования — цитологический,
цито-генетический, электронно-микроскопический и
молекулярно-цитогенетический, что позволяет глубоко и всесторонне
исследовать структурно-функциональную организацию хромосомы в
целом и ее отдельные элементы. По сути наша лаборатория — единственная в мире
со столь широким набором применяемых методов
для изучения хромосом.
Другая характерная особенность — тесное взаимодействие
сотрудников, формирование временных «ударных» групп при
разработке перспективных направлений, что способствует вовлечению
каждого в выполнение наиболее значимых исследований. Все
способствует быстрому получению результатов. При этом основные
тематики отдельных групп сохраняются.
— Все возрастающий интерес к генетике «подстегивал» вас?
— У нас были все основания сказать свое слово. Замечу, что у
генетики удивительно короткая, но стремительная, даже можно
сказать, бурная, по меркам человеческой цивилизации, история. В
1900 году было только установлено, что наследственность имеет
дискретную природу и за каждый отдельный признак отвечает
определенный фактор (ген). А уже к концу века ученые научились
эти гены выделять из организма, переносить в другой и клонировать
сами организмы. За один век генетика пережила две революции.
Сначала в 1950-1960 годы, когда произошел синтез наук (биологии,
физики, химии и математики), в результате чего были расшифрованы
молекулярные механизмы основных генетических процессов.
Затем — в середине 1970-х годов, когда на базе синтеза частных разделов
генетики образовалась система знаний, формирующих новое
направление науки и практики — молекулярная генетика и
биотехнология. Изучение политенных хромосом было важным
компонентом работы на протяжении всей истории этой
науки — велись собственно научные исследования организации хромосом и шло
использование чисто технических возможностей объекта. Как итог,
была окончательно доказана хромосомная теория наследственности,
открыт инверсионный полиморфизм в популяциях, каскадный механизм
гормональной индукции, явление клеточного стресса — теплового
шока, генные инсуляторы, возможность перемещений мобильных
элементов генома и многое другое. Сейчас с использованием
политенных хромосом проводят исследования локализации генов и их
продуктов — белков, участвующих в процессе активации и
инактивации генов.
— Какой вклад в полученые знания внес коллектив вашей
лаборатории?
— За прошедшие 30 с лишним лет выполнены многочисленные
исследования, ставшие достоянием науки. В 70-х годах прошлого
века, во время широкого обсуждения идеи о хромомере политенной
хромосомы как специализированной хромосомной структуры,
содержащей один ген, мы (И. Жимулев, Е. Беляева, В. Семешин и
Г. Похолкова) провели соответствующие эксперименты, результаты
которых показали полигенность хромомера, что коренным образом
повлияло на протекание всей дискуссии в мире. А в 80-х годах нами
(Е. Кокоза, Т. Козлова, Е. Беляева, И. Жимулев) впервые в мире
была клонирована и ДНК индивидуального хромомера.
В конце 70-х годов группа сотрудников (Е. Беляева, И. Жимулев,
М. Айзензон и М. Протопопов) провели молекулярно-генетическое
исследование регуляции транскрипции в участках хромосом,
контролируемых стероидным гормоном экдизоном. Был выявлен
генетически, а затем клонирован ген транскрипционного фактора,
специфически включающий и выключающий активность многих других
генов, формирующих каскадный механизм гормональной индукции.
Найдены и другие гены, участвующие в каскаде. Впервые был показан
генетический механизм триггерного действия стероидного гормона.
Работы получили большую известность и в дальнейшем были развиты в
исследованиях более чем 15 лабораторий Европы и США.
В начале 80-х годов впервые в мировой практике В. Семешин
использовал трансгенные конструкции для моделирования основных
структур хромосом: дисков, междисков и пуфов. Основное значение
этих работ — возможность предсказывать свойства «искусственных»
элементов хромосомы.
В 1993 году в лаборатории впервые выделена ДНК из междисков
политенных хромосом и определена последовательность нуклеотидов в
ней (С. Демаков, В. Семешин и И. Жимулев).
— Интересные результаты, полученные лабораторией в плане
исследования механизмов инактивации и молчания генов, не раз
назывались среди достижений СО РАН. Как накапливался уникальный
материал?
— Вначале, используя описанную выше систему гормонального
контроля, мы показали (И. Жимулев, О. Демакова и Е. Беляева), что
в основе генетической инактивации, возникающей при эффекте
положения гена мозаичного типа, лежит компактизация хроматина и
появление в его составе инактивирующего белка-сайленсера HP1. В
1982 году (И. Жимулев, Е. Беляева и В. Семешин) впервые
сформировали современное представление об интеркалярном
гетерохроматине, как районах локализации глубоко репрессированых,
т.е. неактивных генов.
В 1998 году Е. Беляева открыла новый ген, продукт которого
располагается в районах молчащих генов. Мутация гена приводит к
преждевременному завершению синтеза ДНК в участках,
реплицирующихся в конце S-фазы, а дополнительные трансгенные
копии нормального гена приводят к недорепликации молчащих генов в
политенных хромосомах. Чуть позднее, с использованием этой
генетической модели была разработана система выявления в геноме
генных кластеров, объединяемых по принципу одновременности
репликации ДНК (С. Белякин, И. Макунин, Е. Беляева, И. Жимулев).
Все перечисленные работы широко цитируются в международных
журналах.
В настоящее время в лаборатории много молодых, активных
сотрудников и аспирантов, среди которых следует упомянуть
Е. Волкову, Д. Корякова, В. Шлому, Е. Андрееву, Л. Болдыреву,
А. Горчакова, Т. Колесникову, А. Юрлову, И. Зыкова, Т. Бойкову,
И. Котликову, А. Пиндюрина.
— Какие знаки признания, кроме последней Государственной премии,
имеет лаборатория на сегодня?
— Премия РАН имени Н. К. Кольцова (2001 г.); премия СО РАН (1984
г.); Е. Беляева награждена медалью ордена «За заслуги перед
отечеством» II степени. Есть премия за лучшую публикацию МАИК
«Наука» (1999 г.). Сделано более чем 130 докладов на
многочисленных научных симпозиумах, школах и конгрессах.
Прочитаны лекции в десятках университетов Западной Европы и США.
Лаборатория активно участвует в образовательном процессе в НГУ.
— Ваш коллектив почти в неизменном составе существует более 30
лет. Что цементирует его?
— Прежде всего — любовь к науке, интерес к организации и
функционированию генов в структуре политенных хромосом. Причем,
как у представителей старшего поколения, так и у молодых
исследователей.
— Вот о чем хочу спросить, Игорь Федорович. Ваши исследования — на самом
современной уровне, сотрудники, по всей видимости,
нарасхват. Уезжают?
— Эмиграция, принявшая характер эпидемии, разрушительной для
российской науки, не обошла стороной и нас. Выехало фактически
два состава молодых сотрудников лаборатории. Но несмотря на это,
лаборатория растет. У нас постоянно работает большая группа
исследователей в связках ученик-учитель. Много аспирантов. Кроме
того, лаборатория широко использует свои международные связи для
обучения молодых специалистов новым методикам в зарубежных
коллективах.
— Как с финансированием?
— Лаборатория постоянно получает гранты для поддержки
исследований. В 2003 году был выигран крупный грант по программе
РАН по физико-химической биологии. С 1993 по 2001 гг. мы имели 5
грантов по программе INTAS, грант NIH FIRCA, Министерства
энергетики США, гранты фонда Сороса, многие гранты на поездки, а
также другие, более мелкие.
— Пополнение кадрового состава черпаете в Новосибирском
университете?
— В основном, хотя среди молодых есть выпускники
Санкт-Петербургского и Томского университетов. На базе
лаборатории защитили дипломные работы свыше 50 человек,
кандидатские диссертации — 23. Молодые сотрудники лаборатории получили
медали: РАН для молодых ученых (Д. Коряков и А. Алексеенко,
2001); Европейской Академии (Д. Коряков, 1999); за лучшую
дипломную работу (Р. Нанаев, 2003). Студенты лаборатории занимали
первые командные места на Всероссийских студенческих Олимпиадах
по генетике: П. Зимин (2001 г.) и Д. Ткач (2002 г.).
— Значит, впереди еще много побед.
— Хотелось бы надеяться!
— Удачи вам и дальнейших успехов!
Фото В. Новикова.
стр. 4
|
