ХРОНИКА
(СПбГУ) представил лекцию об эпигенетике как вторичном коде
генома. Показаны механизмы, обеспечивающие эпигенетическую
регуляцию, включая внешнесредовые. Рассмотрена роль эпигеномных
исследований в разработке эпигенетических препаратов.
Д.В. Лавров (Iowa State University, USA) рассказал об особенностях
организации и эволюции митохондриального генома животных,
обратив особое внимание на нон-билатеральные организмы,
где структурное разнообразие митохондрий особенно велико.
Лекция А.В. Гудкова (Roswell Park Cancer Institute, USA) вызвала
большой интерес в связи с новыми взглядами на процессы
старения. В настоящее время выяснены клеточные основы старения,
основанные на эпигенетической перестройке генома, блокирующей
деление клетки, подвергшейся различным видам стресса.
Сенесцентная (постаревшая) клетка не безвредна, она секретирует
биоактивные факторы воспаления. В лекции обсуждены возможные
подходы к решению проблемы, в том числе – воздействие
некоторых соединений, избирательно уничтожающие сенесцентные
клетки. Е.С. Касимова и М.А. Могутов (ОАО «Биопроцесс»)
в своей лекции о связи науки и биотехнологии подробно осветили
вопрос о текущих тенденциях венчурных инвестиций в биотехнологию
и фармацевтику. Обсуждены критерии отбора научных
проектов для дальнейшей коммерциализации, показаны направления
развития и ближайшие планы компании «Биопроцесс».
В лекции С.И. Николаева (University of Geneva, Switzerland)
рассмотрены проблемы и задачи геномики рака. Даны основные
результаты, полученные в данной области, обсуждены особенности
и механизмы мутагенеза в раковых клетках. В настоящее
время стала доступной информация о последовательности 5000
раковых геномов и 5000 раковых экзонов. Ранее были предложены
2 модели развития рака – двуступенчатая и многоступенчатая.
В последнем случае показано, что для злокачественной трансформации
необходима не только одна соматическая мутация, но и ряд
дополнительных, относящихся к другим канцерогенным путям.
В каждом виде рака существуют разные типы мутаций. Большая
часть мутаций в раковых клетках нейтральна, и только небольшая
их часть участвует в туморогенезе. Существуют 2 основных
класса генов, участвующих в этом процессе: онкогены и раковые
супрессоры. Первые из них в мутивированном состоянии обеспечивают
деление клетки, вторые – либо сдерживают деление, либо
инициируют апоптоз. В качестве примера было продемонстрировано
исследование базалиом. Обнаружено, что большая часть этих
опухолей содержит мутации, приводящие к потере функции белка.
Показана связь онкогеномики с клиническими исследованиями.
С.А. Корнеев (University of Sussex, UK) подробно рассказал о
роли длинных антисмысловых PHK в клетках нервной системы.
Рассмотрены данные об их размере, стабильности, эволюционной
консервативности и возможных механизмах в регуляции генной
экспрессии. Показаны примеры их функционирования в нервных
клетках. В лекции К.В. Анохина (НИЦ «Курчатовский институт»,
Москва) даны новейшие сведения по сложным методам изучения
мозга, связанные с технологиями хемо- и оптогенетики. Показаны
возможности использования данных технологий для анализа
когнитивных нейронных сетей. Н.В. Раввин (Центр «Биоинженерия»
РАН, Москва) в своей лекции по геномике и метагеномике
экстремофильных микроорганизмов подробно рассказал о новых
методах геномного анализа в микробиологии. Основное внимание
было уделено рассмотрению нового подхода – метагеномики,
осуществляющей расшифровку «суммарного» генома микробного
сообщества. Показана значимость такого исследования для
микробных сообществ горячих источников. Даны перспективы
секвенирования геномов отдельных микробных клеток, «ускользающих»
от этапа культивирования.
В заключительном слове Е.Д. Свердлов рассмотрел проблемы
основных тенденций развития молекулярной генетики. Было обращено
внимание на необходимость развития нового типа мышления
и осмысления результатов в раскрывшемся нам новом нелинейном
мире сложных многокомпонентных систем, где логика
привычного линейного мышления не может быть использована.
Большой интерес слушателей вызвали вечерние лекции,
сделанные В.М. Ковальзоном «Наука о сне и сновидениях в
XXI веке» (Институт проблем экологии и эволюции РАН) и
С.Н. Рязанским «Полет на МКС – наука и не только» (Научноисследовательский
испытательский центр подготовки космонавтов).
Обсуждение лекций было активным и заинтересованным.
41
Для молодых исследователей была предоставлена возможность
публикации тезисов в Сборнике на сайте Школы-2014. Специально
разработанная web-страница конференции включала специальные
формы как для интерактивной регистрации участников, так
и для характера представленных работ и их соответствия области
знаний. На основании представленных тезисов были также отобраны
участники двух молодежных семинаров, в рамках которых 10
молодых ученых – участников Школы – представили и обсудили
результаты своих экспериментальных работ при активном участии
как лекторов школы, так и молодых ученых – слушателей Школы.
В семинаре № 1 (руководители: проф. С.А. Лимборская, Институт
молекулярной генетики РАН, и профессор С.А. Корнеев, Centre
for Neuroscience, University of Sussex, UK) с докладом выступили:
Сергей Александрович Антонов, Университет Восточной
Финляндии, г. Куопио
Екатерина Сергеевна Бочарова, Всероссийский научноисследовательский
институт рыбного хозяйства и океанографии,
г. Москва
Иван Витальевич Озеров, Федеральный медицинский биофизический
центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, г. Москва
Елена Валентиновна Осипова, Казанский институт биохимии
и биофизики КазНЦ РАН, г. Казань
Зоя Сергеевна Червонцева, Московский государственный
университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва
В семинаре №2 (руководители: А.В. Кульбачинский и проф.
П.А. Сломинский, Институт молекулярной генетики РАН) с докладами
выступили:
Нина Евгеньевна Губина, Институт теоретической и экспериментальной
биофизики РАН, г. Пущино
Максим Владимирович Загоскин, Институт общей генетики
им. Н.И. Вавилова РАН, г. Москва
Андрей Николаевич Литвинов, Институт биологических
проблем Севера ДВО РАН, г. Магадан
Ирина Владимировна Сорокина, Московский государственный
университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва
Олег Юрьевич Шувалов, Институт цитологии РАН, г. СанктПетербург.
После
каждого доклада проходили активные дискуссии: вопросы
и ответы, замечания, комментарии, пожелания. Оценка
качества работ докладчиков молодежного семинара проводилась
открытым голосованием участников по итогам, как самого
выступления, так и ответов на заданные вопросы. Наиболее активные
участники дискуссии, а также докладчики, получившие
наибольшее количество голосов, премированы специальными
дипломами и ценными подарками.
Победителями оказались:
Среди докладчиков: Иван Витальевич Озеров (Москва), Елена
Валентиновна Осипова (Казань), Олег Юрьевич Шувалов
(Санкт-Петербург).
Среди активных участников: Алексей Гаврилович Мензоров
(Новосибирск), Ольга Сергеевна Шубернецкая (Москва).
На Школе была организована постерная сессия, в работе которой
приняли участие 67 человек со стендовыми докладами.
Работа постерной сессии проходила с активным обсуждением
сообщений молодых ученых. Возможность представить доклады
в виде стендовых сообщений позволила многим аспирантам,
студентам и научным сотрудникам опробовать свои силы в ходе
дискуссий, которые проводились с участием ведущих ученых
России и других стран. Конкурсная комиссия Оргкомитета Школы
отобрала 4 лучших постерных сообщения, и победители были
награждены специальными дипломами и ценными подарками.
Среди них :
Игорь Николаевич Шандарин (г. Москва), Татьяна Александровна
Шнайдер (г. Новосибирск), Марина Игоревна Чайка
(г. Владивосток).
Большой интерес, проявляемый к работе Школы как молодыми
учеными, так и ведущими специалистами в области молекулярной
биологии и генетики, свидетельствует о необходимости продолжения
традиции таких Школ. Их проведение способствует развитию
и повышению уровня научных исследований в стране, в том числе
осуществляемых по приоритетным направлениям науки.
Информация о проведенных и запланированных Школах, а
также сборник тезисов Школы-2014 размещены на сайте http://
www.molgen-school.ru/.
Стр.2
Институт молекулярной генетики РАН
3·2015
Том 33
Квартальный
научно-теоретический журнал
Основан в январе 1983 г.
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
Главный редактор С. В. КОСТРОВ
Зам. главного редактора Ю. М. РОМАНОВА
Ответственный секретарь Т. С. ИЛЬИНА
В. И. АГОЛ, А. Д. АЛЬТШТЕЙН, А. П. АНИСИМОВ, В. А. ГВОЗДЕВ,
В. Н. ГЕРШАНОВИЧ, А.Л. ГИНЦБУРГ, В. В. ДЕМКИН, A.V. KArlysheV (UK),
Е. Д. КУЗНЕЦОВА (научный редактор), С. А. ЛИМБОРСКАЯ, С. А. ЛУКЬЯНОВ,
V.l. Motin (UsA), Н. Ф. МЯСОЕДОВ, С. В. НЕТЕСОВ, Е. Д. СВЕРДЛОВ,
Г. Б. СМИРНОВ, Н. И. СМИРНОВА,
В. З. ТАРАНТУЛ
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ:
А. М. БОРОНИН (Пущино-на-Оке), А. А. ПРОЗОРОВ (Москва),
С. В. ШЕСТАКОВ (Москва)
Журнал утвержден в Перечне ведущих научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской
Федерации, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций
на соискание ученой степени доктора наук (Бюллетень ВАК)
Журнал полностью переводится на английский язык в США издательством Allerton Press, inC.
u
МОСКВА «ИЗДАТЕЛЬСТВО "МЕДИЦИНА"»
Стр.3
СОДЕРжАНИЕ
ОбзОРЫ
Свердлов Е.Д., Плешкан В.В., Алексеенко И.В., Виноградова
Т.В., Копанцев Е.П., Дидыч Д.А. Взрослые стволовые
клетки и другие резиденты рака. Часть i ...............
Захарова И.Б., Викторов Д.В. Интегративные конъюгативные
элементы микроорганизмов (iCes) ....................
Маянский А.Н., Чеботарь И.В., Лазарева А.В., Маянский
Н.А. Пневмококковые биопленки .....................
Бодоев И.Н., Ильина Е.Н. Молекулярные механизмы формирования
лекарственной устойчивости Neisseria gonorrhoeae:
история и взгляд в будущее ..........................
Миронова Л.В., Афанасьев М.В., Балахонов С.В. Применение
технологии пульс-электрофореза в молекулярном типировании
возбудителей особо опасных инфекций . . . . . . . . . .
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Мокриевич А.Н., Вахрамеева Г.М., Титарева Г.М., Бахтеева
И.В., Миронова Р.И., Комбарова Т.И., Кравченко Т.Б.,
Дятлов И.А., Павлов В.М. Получение и свойства вакцинного
штамма туляремийного микроба без одной копии гена
iglC и без гена recA ................................
ХРОНИКА
Лимборская С.А. Vi Международная школа молодых ученых
по молекулярной генетике на тему «Геномика и системная
биология». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
3
9
16
22
28
CONTENTS
REVIEWS
Sverdlov E.D., Pleshkan V.V., Alekseenko I.V., Vinogradova T.V.,
Kopantzev E.P., Didich D.A. Adult stem Cells and Cells of
Malignant origin. Part i
Zakharova I. B., Viktorov D. V. Conjugative integrative elements
(iCes) of Microorganisms
Mayanskiy A.N., Chebotar I.V., Lazareva A.V., Mayanskiy N.A.
Biofilm Formation by Streptococcus pneumoniae
Bodoev I. N., Il'ina E. N. Molecular Mechanisms of Drug resistance
Neisseria gonorrhoeae: history and Prospects
Mironova L.V., Afanasev M.V., Balakhonov S.V. Application
of Pulsed Field Gel electrophoresis for Molecular typing
of Causative Agents of especially Dangerous infections
ExpErimEntal Works
33
Mokrievich A.N., Vakhrameeva G.M., Titareva G.M., Bakhteeva
I.V., Mironova R.I., Kombarova T.I., Kravchenko
T.B., Dyatlov I.A., Pavlov V.M. Construction and Properties
of the Francisella tularensis Vaccine strain without
one Copy of the iglC Gene and without recA Gene
CHRONICLES
Limborskaya S. A. Vith
international school of Molecular Genetics
for young scientists: Genomics and system Biology
Индекс
71452 в каталоге "Роспечать"
ISSN 0208-0613. Молекул. генетика, микробиология и вирусология, 2015. № 3. 1–40.
Почтовый адрес редакции:
Москва,
115088, ул. Новоостаповская, д. 5, стр. 14
ОАО «Издательство "Медицина"»
Редакция журнала "Молекулярная генетика, микробиология и вирусология"
Тел. редакции: 8 495 678-63-95
e-mail: molgenetika@idm.msk.ru, molgenetika@yandex.ru
Зав. редакцией И. Х. Измайлова
ОТДЕЛ РЕКЛАМЫ
Тел./факс 8-495-678-64-84
E-mail: oao-meditsina@mail.ru
Ответственность
за достоверность информации,
содержащейся в рекламных
материалах, несут
рекламодатели.
Художественный редактор
А. В. Минаичев
Корректор А. В. Малахова
Переводчик С. К. Чаморовский
Все пpава защищены. Ни одна часть этого
издания не может быть занесена в память
компьютеpа либо воспpоизведена любым
способом без пpедваpительного письменного
pазpешения издателя.
Сдано в набор 15.05.15
Подписано в печать 15.06.15
Формат 60 Ч 88⅛
Печать офсетная. Печ. л. 5,00
Усл.-печ. л. 4,90. Уч.-изд. л. 5,50
Заказ 453
ЛР №010215 от 29.04.97 г.
www.medlit.ru
Отпечатано в типографии ООО "Подольская
Периодика",
142110, г. Подольск, ул. Кирова, 15
© ОАО «Издательство "Медицина"», 2015
2
Стр.4
ОБЗОРЫ
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015
УДК 616-006.04-092:612.014.3
Свердлов Е.Д., Плешкан В.В., Алексеенко И.В., Виноградова Т.В., Копанцев Е.П., Дидыч Д.А.
ВзРОСЛЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ И ДРУГИЕ РЕзИДЕНТЫ РАКА. ЧАСТЬ i
ФГБУН «Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова» РАН, 117997, Москва
В обзоре делается попытка обобщить последние данные по
взрослым стволовым клеткам как наиболее вероятным клеткам,
где, согласно доминирующему сегодня представлению, возникает
предрасположенность к раковому перерождению или, иными
словами, где инициируется рак.
Ключевые слова: рак; стволовые клетки; взрослые стволовые
клетки; мастер-гены; факторы транскрипции; энхансеры;
суперэнхансеры; регуляция транскрипции.
Гигантские усилия, затраченные на секвенирование
10 000 геномов опухолей, начатые в 2006 г. как проект
«the Cancer Genome Atlas (tCGA)» стоимостью 100 млн
долларов, официально завершились в 2014 г. и привели к
созданию Международного консорциума по геному рака
– the international Cancer Genome Consortium; сообщают
об обнаружении около 10 млн (!) мутаций, ассоциированных
с раком [1]. Но даже эта гигантская цифра никак не
отражает всей сложности (для определения сложности
см. [2]) эволюционирующей, гетерогенной, постоянно
меняющейся системы, которую представляет собой раковая
опухоль. Главная ее сложность состоит в громадном
количестве взаимодействий между собственно раковыми
эпителиальными клетками и разнообразными стромальными
клетками, составляющими микроокружение опухоли
(МО, tumor microenvironment – tMe).
Теперь общепринято считать, что микроокружение
рака активно влияет на прогрессию опухоли, начиная
с пре-неопластического состояния и заканчивая терминальными
стадиями, включая метастазирование [3]. При
этом стромальные клетки, которые взаимодействуют с
раковыми, не только происходят из ближайшего окружения
исходных предраковых клеток, но могут активно
привлекаться эндотелиальные, миелоидные и лимфоидные
воспалительные клетки из костного мозга, а также
мезенхимальные клетки. Попав в ближайшее соседство
к раковым клеткам, они «обучаются» и становятся ассоциированными
с опухолью макрофагами, ассоциированными
с опухолью фибробластами или васкулярными
и периваскулярными клетками. В процессе развития
опухоли стромальные клетки переходят из нейтрального
или опухолерепрессивного состояния в состояние,
способствующее прогрессу опухоли [4]. Раковые клетки
секретируют цитокины, которые способствуют привлечению
различных периферических клеток и растворимых
молекул, таких как ростовые факторы, хемокины
и, возможно, субклеточные органеллы. Эти молекулы
активируют контактзависимые и паракринные механизмы
сигнальных путей в раковых и стромальных клетках,
которые могут благоприятствовать прогрессии опухоли
[4–6]. Критическим событием в процессе этих взаимодействий
является так называемое ангиогенное переключение
(angiogenic switch), в результате которого в
опухоли формируется своя кровеносная система [7–12].
Для корреспонденции: Виноградова Татьяна Викторовна,
vintv56@gmail.com.
3
Это событие является одним из решающих шагов на пути
развития метастазирующей опухоли. В ангиогенез
вовлекаются синтез и секреция различных факторов:
ростовых, регулирующих проницаемость сосудов, стимулирующих
миграцию клеток, а также протеолитических
ферментов, внеклеточного матрикса, молекул адгезии.
Эти факторы могут выделяться как раковыми, так и
стромальными клетками.
В результате всех этих взаимозависимых событий
опухоль приобретает 8 известных признаков (hallmarks)
рака: поддержание системы сигналов клеточной пролиферации,
избегание системы супрессии роста клеток,
избегание систем клеточной смерти, приобретение репликационной
бессмертности, индукция ангиогенеза и
активирование инвазии и метастазирования, репрограммирование
энергетического метаболизма и избегание
уничтожения иммунной системой [13]. К этому можно
добавить еще один важнейший признак – чрезвычайную
внутриопухолевую гетерогенность, которая делает
опухоль устойчивой к различного рода терапевтическим
воздействиям.
Чтобы подчеркнуть сложность всей этой системы,
работающей по принципу «тяни–толкай», где каждый
компонент подгоняет другие в гонке за выживание и
пищевые ресурсы, размножение и миграцию (типичные
свойства эволюционирующей системы), хотелось бы выделить
один важнейший фактор, который используется
опухолью как для защиты от внешних воздействий, так
и для метастазирования, – чрезвычайную фенотипическую
пластичность, которая приводит к эпителиальномезенхимальным
(ЭМП) (epithelial–mesenchymal transition
– eMt) и мезенхимально-эпителиальным (МЭП)
переходам (mesenchymal-epithelial transition – Met).
Эти переходы используются для осуществления большинства
стадий инвазивно-метастатического каскада.
Перечисленные взаимодействующие компоненты уже
сами по себе создают суперсложную систему, которая
благодаря своей чрезвычайной гетерогенности и эволюционной
способности высокостабильна ко всякого рода
воздействиям [14, 15]. Но судя по всему, многие детали
этой системы еще только начинают входить в поле зрения
исследователей и, возможно, большая их часть пока
остается незамеченной [6]. С этим связаны, в частности,
серьезные проблемы и многочисленные неудачи (при
отдельных успехах) молекулярной таргетной терапии
[16, 17].
Крайне трудно, если вообще возможно, в этой сложности
найти универсальные точки терапевтического
воздействия. Однако небесполезно понять, с чего начинается
весь этот катастрофический процесс перехода от
упорядоченной самоорганизованной системы органов и
тканей к динамическому состоянию, имеющему свойства
хаотического [2], но на самом деле подчиняющемуся
закономерностям эволюции, т.е. селекции случайно
возникающих, но имеющих наиболее приспособленное
Стр.5