АБИТУРИЕНТУ   СТУДЕНТУ   ВЫПУСКНИКУ   СОТРУДНИКУ   РАСПИСАНИЯ


БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

ГЛАВНАЯ
НАШ ФАКУЛЬТЕТ
История
Ученый Cовет
Управление
Кафедры
Ботанический сад
Полевые стационары
Коллекции и музеи
Партнеры
ПОСТУПЛЕНИЕ
ПЕРЕВОД И ВОССТАНОВЛЕНИЕ
ОБРАЗОВАНИЕ
НАУКА
ЭТИЧЕСКИЙ КОМИТЕТ
ШКОЛЬНИКАМ И УЧИТЕЛЯМ
СТУДСОВЕТ
БИБЛИОТЕКА
ЭКСПЕРТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
САЧОК
БЛОГ
ТРУДОУСТРОЙСТВО
АДМИНИСТРАЦИЯ
СВЕДЕНИЯ О СПбГУ
ЗЕЛЕНЫЙ КАМПУС

Авторизация
Запомнить меня на этом компьютере
  Забыли свой пароль?
 

Главная / Наш факультет / Кафедры / Кафедра Генетики и Биотехнологии

биофак СПбГУ


Лаборатория генетики животных. Заведующий: д.б.н., проф. Смирнов А.Ф.

E-mail:


Исследования по генетике животных в  Петроградском, (Ленинградском, Санкт-Петербургском) университете ведутся с возникновения кафедры генетики, которая была основана как кафедра генетики и экспериментальной зоологии в 1919 г.

После трудного периода, выпавшего на долю генетиков, в 1956 г  заведующим кафедрой генетики и лаборатории генетики животных становится М.Е.Лобашев

Развитию его идей физиологического механизма мутационного процесса способствовали исследования М.М.Тихомировой и К.В.Ватти. Доказательства существования потенциальных изменений генетического материала, вызванных радиацией, были получены с использованием дополнительного не мутагенного воздействия высокой температурой (37 °С), которое позволяло во много раз усиливать повреждающее действие радиации. Этот эффект был назван эффектом последействия радиации.

Исследования организации генетического материала – структуры хромосомы – были начаты А.Ф.Смирновым, М.Г.Смарагдовым и Е.П.Семеновым.

Возрождались и исследования в области генетики поведения. Создавался уникальный генетический материал, позволяющий изучать генетические основы поведения. Это линии кур, различающих по особенностям нервных процессов (Л.А.Алексеевич), и линии дрозофилы, отобранные по такому важному адаптивному признаку, как половая активность (Л.З.Кайданов). Эти исследования нашли свое продолжение в работах Р.И.Цапыгиной, С.Н.Новикова и Е.В.Даева.

Молекулярные механизмы, лежащие в основе важнейших генетических процессов  и обнаруживающие существование взаимосвязи между этими процессами нашли свое продолжение в исследованиях по тематике кафедры, которая была определена М.Е. Лобашевым как «Системный контроль важнейших цитогенетических процессов». Это изучение структуры и функции генов, мутации которых характеризуются широким спектром плейотропных эффектов.


Молекулярная цитогенетика

Методом флуоресцентной in situ гибридизации группа определяет локализацию различных генетических маркеров в хромосомах курицы и перепела. Особое внимание уделяется поиску генетических маркеров для маленьких трудно идентифицируемых микрохромосом. В ходе исследований установлена локализация более десятка генов и маркеров (Рис. 1).

Кроме того, группа изучает процесс когезии (от лат. cohaesus — связанный, сцепленный) сестринских хроматид на модели политенных хромосом дрозофилы. С помощью специфических белковых антител показана приуроченность комплекса когезии к определенным участкам хромосом (междискам) (Рис. 2). Начаты исследования по изучению роли этого комплекса в процессах регуляции транскрипции и стабильности хромосом. Группа также развивает исследования по изучению вхождения первичных половых клеток в процесс мейоза и механизмов детерминации пола у птиц (на примере курицы).

  • Некрасова А.А., Лукина Н. А, Козикова Л. В., Смирнов А. Ф. Влияние ретиноидной кислоты на мейоз у куриных эмбрионов (Gallus gallus domesticus). Цитология. 2011. Т. 53. №8. С. 659-664.

  • Марков А.В., Захаров А.А., Родионова Н.С., Михайлуца А.А., Струнников А.В., Смирнов А.Ф. Исследование корреляции распределения комплексов когезии сестринских хроматид с различными модификациями гистонов Н3 и Н4. Цитология. 2010. Т. 52. № 5. С. 384-388.

  • Трухина А.В., Смирнов А.Ф. Микросателлиты из групп сцепления E26C13 и E50C23 локализованы на микрохромосомах 20 и 21 Gallus gallus domesticus. Генетика. 2010. T. 46. № 4. P. 509-516

Рис. 1. Локализация микросателлита (А) и гена (Б) на митотических хромосомах перепела. Стрелками указаны сайты локализации соответствующих маркеров.

Рис. 2. Фрагмент политенной хромосомы D. melanogaster, окрашенный антителами (красный цвет) к белкам когезии хроматид.

Генетика развития

Исследования по этому направлению ведутся на излюбленном модельном объекте генетики Drosophila melanogaster и направлены на изучение нейро-специфичных и семенниково-специфичных функций эволюционно-консервативного гена sbr (nxf1 D. melanogaster, Dm nxf), известной функцией которого является транспорт различных мРНК из ядра в цитоплазму.

Рис. 3. Интрон-экзонная структура гена nxf1 D. melanogaster.


Мутации гена sbr характеризуются широким плейотропным эффектом. Это нарушение синтеза белков теплового шока на посттранскрипционном уровне, повышение частоты нерасхождения половых хромосом в мейозе у самок (в том числе образование трехполюсных веретен в мейозе I), мужская стерильность, нарушение полового поведения и др.

Впервые показано, что гену sbr помимо универсального соответствует несколько органо-специфичных транскриптов, среди которых транскрипт, сохраняющий интрон, и транскрипт, считываемый с альтернативного промотора (Рис. 3).

Существование транскрипта с интроном — это эволюционно-консервативная особенность экспрессии гена nxf1 у всех животных и человека. Мы впервые показали, что гену Dm nxf1 соответствует как несколько транскрипов, так и соответствующих белковых продуктов. Существование органоспецифичных продуктов гена создает предпосылки для специализации их функций. Полученные результаты послужили основой для предположения о том, что участие в ядерно-цитоплазматическом транспорте мРНК из ядра в цитоплазму — не единственная функция белка Dm NXF1. И действительно, как мы показали, белок NXF1 D. melanogaster локализован не только в ядре, что соответствует его известной функции, но и в цитоплазме (Рис. 4, 5).

Рис. 4. Фрагмент нервного ганглия личинок первого возраста D. melanogaster. А. Представлены ядра, окрашенные красителем DAPI (синим), выявляющим ДНК. Б. Белок Dm NXF1 (красным), который идентифицируется с использованием меченых антител, локализован не только в районе ядра или ядерной оболочки, но и в цитоплазме нервных клеток. В. Cовмещенное изображение; НБ – нейробласт (стволовая клетка нервной ткани); длинными стрелками отмечены ядра клеток (потомков нейробласта), обогащенные белком Dm NXF1; короткими стрелками отмечены ядра клеток, не обогащенные белком Dm NXF1.

В отростках нервных клеток белок Dm NXF1 присутствует в виде гранул, как и другие РНК-связывающие белки, отвечающие за память и поведение животных и человека. Использование мутантов, приводящих к стерильности самцов и нарушениям поведения, позволяют исследовать ранее неизвестные функции белка Dm NXF1, связанные с метаболизмом долгоживущих мРНК в цитоплазме.


Рис. 5. Динамика изменения локализации белка SBR в процессе сперматогенеза. На рисунке фрагмент семенника, содержащего сперматиды на заключительной стадии элонгации, перед их индивидуализацией и превращением в зрелые сперматозоиды. Видно, что белок Dm NXF1 (красная окраска) находится в районе ядер в цисте, состоящей из 64 сперматид (белая стрелка), а на более поздней стадии (желтая стрелка) покидает ядра и в составе больших гранул перемещается в формирующиеся хвосты сперматозоидов.


  • Мамон Л.А., Кливер С.Ф., Просовская А.О., Гинанова В.Р., Голубкова Е.В. Интрон-содержащий транскрипт - эволюционно-консервативная особенность генов nxf1 (nuclear export factor) у животных. Экологическая генетика. 2013. Т. 11. № 3. С. 3-13.

  • Ludmila A. Mamon, Sergey F. Kliver, Elena V. Golubkova. Evolutionarily conserved features of the retained intron in alternative transcripts of the nxf1 (nuclear export factor) genes in different organisms. Open Journal of Genetics. 2013. V.3, N. 3. P.159-170.

  • Golubkova E., Mamon L., Nikulina A., Merezhko M., Ginanova V., Evgen’ev M. The evolutionarily conserved family of nuclear export factor (NXF) in Drosophila melanogaster. Nova Science Publishers, Inc. 2012. Chapter 3. P. 63-82

  • Ацапкина А.А., Голубкова Е.В., Касаткина В.В., Аванесян Э.О., Иванкова Н.А., Мамон Л.А.. Особенности сперматогенеза у Drosophila melanogaster: роль основного транспортного рецептора мРНК (DmNXF1). Цитология. 2010. Т. 52. С.574-579.

  • Golubkova E.V., Mamon L.A. The Role of Dm NXF1 in Controlling Early Embryonic Mitoses in Drosophila melanogaster. Nova Science Publishers, Inc. 2010. Chapter 8. P. 127-132.

  • Ivankova N., Tretyakova I., Lyozin G., Avanesyan E., Zolotukhin A. et al. Alternative transcripts expressed by small bristles, the Drosophila melanogaster nxf1 gene. Gene. 2010. V.458. P. 11-19.

Тест-системы для генетической токсикологии

Проблема генетического мониторинга состояния окружающей среды, несмотря на свою актуальность, разрабатывается недостаточно интенсивно. Одной из трудностей является поиск видов-биоиндикаторов и адекватных универсальных критериев оценки. Нами разработан и апробируется комплекс тест-систем, использующий в качестве биоиндикаторных видов наземных и водных ракообразных.

В качестве универсального показателя в наших исследованиях используется частота цитогенетических нарушений целостности генома в митотически делящихся клетках (Рис. 6). Повышение уровня нарушений в процессе клеточных делений позволяет выявлять очаги экологической напряженности, возникающих вследствие деятельности человека или действия других факторов (в том числе загрязнения окружающей среды мутагенами), вести скрининг мутагенных факторов.

На домовой мыши используются такие тесты как тест на доминантные летали, тест на аномалии головок спермиев, микроядерный тест, тесты на хромосомные аберрации и другие.

На классическом объекте генетики – линиях дрозофилы (Рис. 7) в экспериментах по скринингу и мониторингу проводятся эколого-генетические исследования по оценке частоты возникновения доминантных леталей, рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций, аномалий развития – морфозов, соматического мозаицизма, частоты атрофии гонад.

Для комплексной оценки состояния окружающей среды применяются также растительные объекты (традесканция, тополь черный, береза повислая и др.). В качестве критериев генетической активности действующих факторов используют частоту микроядер, частоту генных мутаций, коэффициент флуктуирующей асимметрии и .т.п.


Рис. 6. Делящиеся клетки мокриц на стадиях анафазы и метафазы. Слева: клетка на стадии анафазы с разорванным мостом.



Рис. 7. Аномалия развития крыла (морфоз) у дрозофилы при развитии на среде с токсикантами, содержащимися в воде Финского залива.

В рамках эколого-генетической тематики сотрудниками кафедры выявлен ряд природных видов-биоиндикаторов, входящих в группу наземных и водных Ракообразных, которые впервые использованы для оценки загрязнения среды мутагенными факторами (Рис. 8, 9). Разрабатываемые биоиндикаторные тест-системы успешно апробированы в контрастных по степени антропогенной нагрузки районах побережья Белого, Баренцева и Балтийского морей, в различных районах Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Кроме этого в лаборатории разработана уникальная тест-система для генетической токсикологии с ипользованием дрожжей Saccharomyces cerevisiae.



Рис. 8. Общий вид рачков - представителей биоиндикаторных видов. А - мокрица (Porcello scaber), Б - йера (Jaera albifrons), В - водяной ослик (Asellus aquaticus)









Рис. 9. Пример исследований на рачке Asellus aquaticus. Квадратами с номерами (1-5) отмечены уровни выявляемых нарушений при различных дозах облучения (1 – контрольный уровень при естественном радиационном фоне, 2-5 – после облучения дозами 0,25; 2,5; 5,0 и 10 мЗв, соответственно); кружками отмечены уровни анализируемых нарушений у рачков, собранных в местах, испытывающих различную антропогенную нагрузку при естественном радиационном фоне. Отмечен диапазон «безопасных» доз, используемых медиками в диагностических целях (флюорография и др.). Основываясь на этом, серым цветом выделен интервал частот нарушений у водяного ослика, колебания в пределах которого (и ниже) отражают загрязнение водной среды, возможно, «безопасное» для человека с точки зрения мутагенного действия.

  • Даев Е.В., Барабанова Л.В., Дукельская А.В. Генетическая оценка состояния окружающей среды бассейна Балтийского моря. ВВМ. 2012. С. 71-77.

  • Барабанова Л.В., Даев Е.В., Дукельская А.В. Состояние генетического аппарата ракообразных как показатель загрязнения водной среды при ранней диагностике антропогенной нагрузки. Любавич. 2011. С. 31-35.

  • Daev E. V., Dukelskaya A.V. The karyotype instability of wild nature inhabitants could serve as general sign of adverse environmental impact. Environmental Indicators. 2011. V. 6. N 1. P. 33-40.



Нервная система, стрессы, и целостность хромосом

Одним из направлений работы лаборатории генетики животных является изучение механизмов регуляции стабильности генома факторами окружающей среды. Среди последних интерес привлекает исследование мутагенного и других последствий действия стрессоров зоосоциальной природы. Модельной системой для выяснения генетических механизмов и последствий стресса у животных являются делящиеся соматические и генеративные клетки мышей инбредных линий. Нами впервые показано, что у стрессированных ольфакторными хемосигналами животных повышается ломкость хромосом в клетках костного мозга и семенников (Рис. 10). Возникают нарушения в ходе митотических и/или мейотических делений. Использование феромонов мышей в качестве стресс-факторов естественного происхождения позволяет изучать генетические механизмы, лежащие в основе многочисленных негативных эффектов стрессовых состояний на организменном уровне. Возможность связать генетические последствия стресса с микроэволюционными процессами, а также экстраполяции получаемых данных на человека делает подобные исследования особенно актуальными.


Рис. 10. Нарушения целостности ДНК в  интерфазных (А - Б) и митотически делящихся (А' - Г ') клетках костного мозга у самцов домовой мыши после воздействия феромоном диметилпиразином. С - шкала оценки повреждаемости интерфазных ядер по степени фрагментации ДНК; вверху справа - нормально делящаяся клетка костного мозга на стадии анафазы; А' - Г ' - различные типы структурных нарушений хромосом.

  • Даев Е.В., Безручко Ю.А., Дукельская А.В. Антимутагенное действие хемосигналов самок-одиночек на половые клетки самцов мышей линии СВА. Генетика. 2014. Т. 50. № 6. С. 709-714.

  • Даев Е.В., Глинин Т.С., Дукельская А.В. Антимутагенный эффект хемосигналов самок-одиночек на делящиеся клетки костного мозга самцов мышей линии СВА. Генетика. 2014. Т. 50. № 1. С.62-68.

  • E. V. Daev, B. P. Surinov, and A. V. Dukel’skaya. The Response of Bone Marrow and Spleen Immunocompetent Cells of Mouse Males of Different Strains to Stress and Pyrazine-Containing Chemosignals. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2013. V. 3. N. 5. P. 412–417.

  • Даев Е.В., Выборова А.М., Казарова В.Э., Дукельская А.В. Действие двух пиразинсодержащих хемосигналов на клетки костного мозга и семенников у самцов мышей линии СВА. ЖЭБФ. 2012. Т. 48. № 1. С. 17-21.

  • Жук А.С., Степченкова Е.И., Дукельская А.В., Даев Е.В., Инге-Вечтомов С.Г. Роль метаболической активации промутагенов в дестабилизации генома при феромональном стрессе у домовой мыши Mus musculus. Генетика. 2011. Т. 47, №. 10, С. 1209–1214.

  • Даев Е.В., Глинин Т.С., Дукельская А.В. Роль социально-значимых хемосигналов в регуляции стабильности генетического аппарата клеток животных // Докл. РАН. 2010. Т. 435. № 2. С. 259-261.

  • Daev E.V. Genetic Aspects of Stress Neuroendocrinology. In: Neuroendocrinology Research Developments (Eds. N. S. Penkava and L. R. Haight). Hauppauge, New York: Nova Science Publishers, Inc., 2010. P. 119-133.

Биогеронтология

Проблема генетического контроля продолжительности жизни насчитывает более 120 лет. Еще в конце XIX века А. Вейсман (A. Weismann, 1898) утверждал, что ограничение продолжительности жизни имеет приспособительное значение, поскольку обеспечивает благоприятные условия для одновременного существования максимального числа относительно молодых жизнеспособных особей.

Последние десятилетия развития геронтологии во многом проходили под знаком активного поиска веществ - потенциальных геропротекторов. Такие вещества искали среди природных и синтетических антиоксидантов. Результаты поисков оказались крайне противоречивыми, что не позволяет поставить знак равенства между терминами «антиоксидант» и «геропротектор».

В то же время современный период развития медицины характеризуется значительными достижениями в области создания лекарственных средств на основе пептидов, изучением их клинической эффективности и обоснованием целесообразности применения в комплексной терапии различных заболеваний и патологических состояний.

Группа С.В. Мыльникова изучает роль генетических факторов в геропротекторном эффекте пептидных биорегуляторов у дрозофилы. Продемонстрировано влияние синтетических тетрапептидов на генерацию активных форм кислорода в митохондриях дрозофилы. Выявлены препараты, увеличивающие среднюю и максимальную продолжительность жизни в селектируемых инбредных линиях модельного объекта – D. melanogaster (Рис. 11).

Рис. 11. Изменение содержания активных форм кислорода в митохондриях (А, Б) и увеличение продолжительности жизни (В, Г) у дрозофилы после воздействия синтетическими пептидами.


  • Мыльников С.В. К вопросу об оценке параметров кривых выживания и классификации геропротекторов. Успехи геронтологии. 2011. Т. 24. № 4. С. 563-569

  • Мыльников С.В., Павлова Н.В., Барабанова Л.В. Антимутагенные эффекты синтетического пептида эпиталона у мышей, Mus musculus, различающихся по окраске шерсти. Экологическая генетика. 2011. T. 9. № 3. С.75-88.

  • Мыльников С.В. Количественные закономерности вымирания когорт и их наследуемость. Генетика продолжительности жизни и старения. 2010. С. 86-96.

Межлабораторное сотрудничество

•    Лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных заболеваний НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта

•    Зоологический Институт РАН

•    Институт цитологии и генетики СО РАН

•    Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

•    HELCOM (Baltic Marine Environment Protection Commission - Helsinki Commission)

•    Department of applied environmental science, Stockholm University, ITM

199034, Санкт-Петербург,
Университетская наб. 7/9
Тел.:  + 7 (812) 36 36 105

И. о. зав. кафедрой

Журавлева Галина Анатольевна, д.б.н., проф.

e-mail

Секретарь

Бузовкина Ирина Сергеевна, к.б.н., доц.

e-mail



контакты       карта сайта      почтовый сервер       управление      поддержка

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9
© Санкт-Петербургский государственный университет, 2006-2017