Лаборатория клеточной биологии

Заведующий лабораторией:
Филатов Михаил Валентинович, к.б.н., с.н.с.

filatov[at]omrb.pnpi.spb.ru
fil53ster[at]gmail.com

Тел.: (81371) 4-66-26, Факс: (81371) 3-23-03

Ст. научные сотрудники:
Штам Татьяна Александровна, к.б.н.     shtam[at]fromru.com
Научные сотрудники:
Варфоломеева Елена Юрьевна, к.б.н.     e_varf[at]mail.ru

Пантина Римма Альбертовна     pantina61[at]mail.ru

Семёнова Елена Вячеславовна, к.б.н.      semenova_el.spb[at]mail.ru>
Мл. научные сотрудники
Волницкий Андрей Васильевич      voln.a[at]yandex.ru
Ковалев Роман Александрович       romazan85[at]inbox.ru
Cт.лаборанты:
Бурдаков В.С.
Павлушина Л.Ю.
Козлова А.В.

 

 

 

 

Исследовательская активность лаборатории направлена на изучение закономерностей динамической организации генетического материала клеток млекопитающих. Особое внимание уделяется проявлению факторов дестабилизации генетического материала на клеточном и тканевом уровнях, в частности в злокачественной трансформации клеток и процессах старения.

Основная идеологическая посылка деятельности лаборатории – полемика с тезисом, сформулированным еще Эрвином Шредингером в его знаменитой книге, изданной в 1945 году “What is life? The physical aspect of the living cell.” (в русском переводе «Что такое жизнь с точки зрения физики?» 1947г.) о том, что представление о стабильности генетического материала в основном связано с представлением об «апериодическом кристалле», то есть стабильной молекулярной структуре. Позднее это фундаментальное положение трансформировалось в представление о физико-химической стабильности молекулы ДНК, как основе стабильности генетического материала клеток. Ни в малой степени не умаляя значения этого фундаментального обобщения, революционизировавшего в свое время представления о природе генетического материала, необходимо, однако, отметить, что даже самый беглый обзор истории последующего изучения факторов, обуславливающих стабильность генетического материала, демонстрирует недостаточность такого представления.

1. ДНК нестабильна конформационно. Даже в отсутствии взаимодействия с белками она может принимать различные конформации, радикально отличающиеся от первоначально описанной В-конформации. При взаимодействии же с белками, разнообразие ее конформаций пока трудно даже представить. Переход в альтернативные конформации определяется не только свойствами самой молекулы ДНК, но и взаимодействием с окружением.

2. ДНК нестабильна химически. При нормальных физиологических условиях ее компоненты подвергаются химическим превращениям, как спонтанным, так вызванных взаимодействием с активными внутриклеточными метаболитами и факторами внешней среды. Поддержание стабильности на этом уровне определяется не столько физико-химической стабильностью молекул ДНК, сколько активностью специальных систем репарации.

3. ДНК нестабильна в процессе репликации. При копировании генетической информации в процессе синтеза ДНК требуется значительная точность. Чтобы не сделать ни одной ошибки при копировании генома человека требуется, чтобы частота ошибок не превышала одну на 3х1 000 000 000 включенных нуклеотидов. Если такая степень точности не будет достигнута, процесс перманентного накопления ошибок при каждом делении, в конце концов, сотрет всю генетическую информацию. Термодинамические оценки показывают, что за счет простого физического взаимодействия комплиментарных пар нуклеотидов: аденозин-тимидин и гуанозин-цитидин, которые обуславливают физическую основу генетического кода, нельзя добиться точности более чем одна ошибка на 100 включенных нуклеотидов. Реализация более высокого уровня точности, необходимого для поддержания жизни сложных биологических систем, требует активности специальных корректирующих и репарирующих систем.

4. ДНК не является долговременно стабильной целостной молекулой. С высокой частотой различные фрагменты ДНК могут рекомбинировать, меняя свою локализацию в пределах хромосом или объединяясь в новые генетические конструкции. Активность специальных рекомбинационных систем, может обуславливать перетасовку генов, осуществляющуюся с разной степенью эффективности у разных организмов, может регулировать активность определенных генов, как в случае переключения пола у дрожжей, или даже быстро создавать новые варианты белковых молекул, как в случае генерации разнообразия узнающих молекул иммунной системы.

5. Химическая структура ДНК может меняться в процессе включения и выключения генов, как это происходит в процессе присоединения метильной группы в 5-положении цитозина. Специфическая система метилирования, принимает участие в регуляции активности генов и поддержании их в инактивированном состоянии.

6. Активно динамическая природа генетического материала ярко проявляется во взаимодействии ДНК с различными белковыми структурами и укладке огромных молекул ДНК в хроматиновые структуры. В результате обеспечивается не только чрезвычайно плотная упаковка генетического материала в крайне ограниченном объеме клеточного ядра с сохранением возможности эффективного доступа различных высокомолекулярных белковых машин к любому участку ДНК, но и реализуется возможность оперативной реорганизации всей структуры ядра.

Сегодня становится все более очевидно, что генетический материал это динамическая структура, стабильность которой активно поддерживается многообразными механизмами. Напротив нестабильность это не обязательно продукт физико-химической дестабилизации ДНК, она вполне может оказаться продуктом активности специализированных генетических машин клетки. Так, например, большинство классических мутаций дрозофилы, послуживших основой для становления генетики, оказались результатом не просто повреждений в ДНК, а следствием интеграции в рассматриваемые гены мобильных генетических элементов, способных перемещаться в геноме. Таким образом, сталкиваясь с тем или иным проявлением нестабильности или динамической реорганизации генетического материала, мы не можем без специального исследования определить, каков его механизм и какие факторы обуславливают его проявление. Направление, изучающее совокупность упомянутых феноменов и их взаимодействий, получило название «исследование динамической организации генома».

Основные направления исследований:

Исследование факторов, влияющих на генетическую нестабильность злокачественно трансформированных и нормальных клеток млекопитающих

Изучение судьбы чужеродной ДНК, случайно встроившейся в геном клеток млекопитающих Изучение последствий искусственного увеличения эффективности гомологичной рекомбинации в клетках млекопитающих.

 

Публикации

2008

T. A. Shtam, E. Yu. Varfolomeeva, E. V. Semenova and M. V. Filatov Role of human RAD51 recombinase in the cycle checkpoint and survival of a cell Cell and Tissue Biology, 2008,Volume 2, Number 5, 463-467

Т.А. Штам, Е.Ю. Варфоломеева, Е.В. Семенова, М.В. Филатов Влияние уровня экспрессии RAD51- рекомбиназы на выживаемость и прохождение фаз цикла клетками человека. Цитология, 2008, т.50, n.11, с.958-963.

 

 

2007

 

Штам Т.А., Пантина Р.А., Варфоломеева Е.Ю., Филатов М.В. Чувствительность к тамоксифену клеток опухоли молочной железы МСF-7 не зависит от уровня экспрессии гена р53. Вопросы онкологии, 2007,т 53, №2, стр.194-199.

 

 

2005

 

Lebedev D.V., Filatov M.V., Kuklin A.I., Islamov AKh, Kentzinger E., Pantina R., Toperverg B.P., Isaev-Ivanov V.V. Fractal nature of chromatin organization in interphase chicken erythrocyte nuclei: DNA structure exhibits biphasic fractal properties. FEBS Lett. 2005 Feb 28;579(6):1465-8.

 

 

2004

 

Иванов А.В., Бахланова И.В., Пантина Р.А., Филатов М.В. Изучение явления нестабильной интеграции чужеродной ДНК в геном соматических клеток млекопитающих. Цитология 2004, т.46, 8, стр. 740-747.

 

 

2003

 

Острейко О.В., Олюшин В.Е., Тиглиев Г.С., Шевченко Е.Н.,Пантина Р.А., Качурина Н.М., Филатов М.В. Противоопухолевая иммунотерапия у больных с продолженным ростом глиобластом: оценка результатов лечения. Нейрохирургия, 2003, 4, стр. 40-44.

 

 

2001

 

Savel'ev A.N., Kanyshkova T.G., Kulminskaya A.A., Buneva V.N., Eneyskaya E.V., Filatov M.V., Nevinsky G.A., Neustroev K.N. Amylolytic activity of IgG and sIgA immunoglobulins from human milk. Clin Chim Acta. 2001 Dec;314(1-2):141-52.

 

 

2000

 

Тиглиев Г.С., Олюшин В.Е., Острейко О.В., Филатов М.В., Иванов Е.И. Способ лечения злокачественных опухолей головного мозга. Патент на изобретение. Заявка 2000122041/14(023265), от 17.08.2000.

 

Shcherbakova O.G., Lanzov V.A., Ogawa H., Filatov M.V. Overexpression of bacterial RecA protein stimulates homologous recombination in somatic mammalian cells. Mutat Res. 2000 Feb 16;459(1):65-71.

 

 

1999

 

Filatov M.V., Semenova E.V., Vorob'eva O.A., Leont'eva O.A., Drobchenko E.A. Relationship between abnormal sperm chromatin packing and IVF results. Mol Hum Reprod. 1999 Sep;5(9):825-30.

 

Naryzhny S.N., Levina V.V., Varfolomeeva E.Yu., Drobchenko E.A., Filatov M.V. Active dissociation of the fluorescent dye Hoechst 33342 from DNA in a living cell: who could do it? Electrophoresis. 1999 Apr-May;20(4-5):1033-8.

 

Tarasov V.A., Filatov M.V., Kisliakova T.V., Noskov F.S., Koloskov A.V., Stavrovietski V.V., Onikienko S.B., Kletchikov V.Z., Lvov I.V., Yu. Varfolomeeva E., Blizniukov OP, Levina VV, Kiselevski MV. Combined surgical and immunotherapeutic treatment of patients with fourth stage colon cancer. Hybridoma. 1999 Feb;18(1):99-102.

 

 

1998

 

Иванова М.А., Смолин А.В., Щербакова О.Г., Филатов М.В. Влияние полиэлектролитных свойств ДНК на протонирование цитозина. Молекулярная биология, 1998, 32 (4), 635-638.

 

Filatov MV, Pantina RA, Noskin LA. Methods for registration of spontaneous DNA instability in mammalian cells. Mutat Res. 1998 Jul 17; 403(1-2):95-101.