Головнин Антон Клеменсович

1. В представленной работе впервые было показано, что два находящихся на расстоянии Su(Hw) инсулятора способны взаимодействовать друг с другом, причем результат такого взаимодействия зависит от взаимного расположения инсуляторов. Инсулятор Su(Hw), встроенный между двумя FRT сайтами, блокирует цис- и транс- взаимодействия между Flp-димерами, т.е. взаимодействие между не участвующими в регуляции транскрипции белковыми комплексами, как в соматических, так и в половых клетках. Полученные результаты заставляют пересмотреть широко распространенные структурные и транскрипционные модели, объясняющие механизм действия инсуляторов, и позволяют рассматривать инсулятор не только как узкоспециализированный элемент, блокирующий взаимодействие между белковыми комплексами энхансера и промотора.
2. Кроме того, генетическими методами было показано, что инсулятор Su(Hw) обладает свойствами активатора транскрипции. Он может активировать ослабленный промотор гена yellow, находящийся на расстоянии 5 т.п.н. Для стимуляции транскрипции на больших дистанциях необходим белок Su(Hw). Основную роль в стимуляции транскрипции играет ДНК-связывающий домен этого белка и прилегающие к нему районы.
3. Между генами yellow и achaete AS-С генного комплекса был обнаружен новый функциональный Su(Hw)-зависимый инсулятор.
4. В данной работе была подробно изучена структура одного из основных компонентов инсуляторного комплекса - белка Mod(mdg4). Впервые было показано наличие в составе белка второго домена, отвечающего за его димеризацию.
5. Было доказано, что димеризация белка Mod(mdg4) не является достаточным условием для его функционирования в составе инсуляторного комплекса. Установлено, что делеция глутамин-богатого домена приводит к отсутствию белка в ядре, но это не сказывается на инсуляции.
6. Было установлено, что делеция любого из сайтов, необходимых для правильной локализации белка Mod(mdg4)-67.2 в ядре, приводит к тому, что видимые в ядре «инсуляторные тельца» перемещаются из ядра клетки в цитоплазму. При этом белок, остающийся в ядре, полностью функционален и способен к инсуляции. Ранее было показано, что белок Mod(mdg4)-67.2 подвергается особой модификации - сумолированию. Были получены данные, свидетельствующие, что именно сумолирование белка Mod(mdg4)-67.2 отвечает за образование «инсуляторных телец». При этом нарушение сайтов сумолирования никак не влияет на инсуляцию.
7. Полученные данные опровергают общепринятую модель, гласящую, что видимые в ядре «инсуляторные тельца», включающие белки инсуляторного комплекса Su(Hw), Mod(mdg4)-67.2 и CP190 являются активно функционирующими инсуляторами. На основании результатов работы была предложена новая модель формирования и функционирования «инсуляторных телец».
8. Таким образом, представленная работа имеет большое фундаментальное значение для развития современной молекулярной генетики.
9. При работе с культурами клеток эукариот, для анализа взаимодействий между находящимися на большом расстоянии белковыми комплексами широко используется метод 3С (Chromosome Conformation Capture). К сожалению, этот метод не работает в таком сложном организме как Drosophila. Полученные при изучении ориентационно - зависимого взаимодействия инсуляторов результаты показывают, что метод, основанный на анализе Flp-зависимой рекомбинации, может служить хорошим инструментом для анализа in vivo взаимодействий удаленных белковых комплексов, образующихся на инсуляторах, энхансерах или промоторах.
10. Кроме того, в настоящее время в связи с быстрым развитием биотехнологической промышленности, изучение структуры и механизмов функционирования инсуляторов приобретает ярко выраженное практическое значение. Барьерные свойства этих регуляторных элементов все чаще используются при создании различных геноинженерных конструкций, применяемых для продуцирования животных и растительных белков или же используемых в генотерапии ряда заболеваний. Однако для долговременного и безопасного функционирования трансгена в эукариотическом геноме необходимо учитывать все свойства регуляторных элементов, включенных в его состав. Поэтому, зависимость свойств регуляторных элементов, в том числе инсуляторов, от геномного окружения и их способность взаимодействовать между собой на больших дистанциях, безусловно, должны приниматься во внимание при планировании и оценке результатов экспериментов по эктопической интеграции генетического материала в геномы различных организмов.

2.Murav’eva E, Golovnin A, Gracheva E, Parshikov A, Belen’kaya T, Pirrotta V, Georgiev P. Loss of insulatoractivitybypairedSu(Hw)chromatininsulators. Science. 2001, 291: 495-498.

3.Муравьева ЕЕ, Головнини АК, Паршиков АФ, Георгиев ПГ. Новые свойства Su(Hw) инсулятора ДАН. 2001, 378: 181-185.

4.Романова ОА, Бирюкова ИВ, Головнин АК, Георгиев ПГ. Химерные мобильные элементы способны формировать новые границы транскрипционных доменов у Drosophila melanogaster. ДАН. 2001, 381: 572-575.

5.Golovnin A, Georgieva S, Hovhannisyan H, Barseguyan K, Geprgiev P. P element-mediated duplications of genomic regions in Drosophila melanogaster. Chromosoma. 2002, 111: 126-138.

6.Golovnin A, Biryukova I, Romanova O, Silicheva M, Parshikov A, Savitskaya E, Pirrotta V, Georgiev P. An endogenous Su(Hw) insulator separates the yellow gene from the Achaete-scute gene complex in Drosophila. Development. 2003, 130: 3249-3258.

7.Мельник ЕС, Георгиев ПГ, Головнин АК. Анализ влияния Su(Hw) инсулятора на экспрессию гена miniwhite у Drosophila melanogaster. ДАН. 2004, 398: 282-284.

8.Мазур AM, Георгиев ПГ, Головнин АК. «Анализ взаимодействия между белками, содержащими ВТВ домен в дрожжевой двугибридной системе» ДАН. 2005, 400(2): 261-264.

9.Мазур AM, Георгиев ПГ, Головнин АК. «Кислый домен, находящийся на С-конце белка Su(Hw) репрессирует транскрипцию в дрожжевой двугибридной системе» ДАН. 2005, 400(1):113-115.

10.Golovnin A, Melnick E, Mazur A, Georgiev P. Drosophila Su(Hw) insulator can stimulate transcription of a weakened yellow promoter over a distance. Genetics. 2005, 170: 1133-1142.

11.Pomerantseva E, Biryukova I, Silicheva R, Savitskaya E, Golovnin A, Georgiev P. Transposition of regulatory elements by P element-mediated rearrangements in Drosophila melanogaster. Genetics. 2006, 172: 2283-2291.

12.Golovnin A, Mazur A, Kopantseva M, Kurshakova M, Gulak PV, Gilmore B, Whitfield WGF, Geyer P, Pirrotta V, Georgiev P. Integrity of the Mod(mdg4)-67.2 BTB domain is critical to insulator function in Drosophila. Mol Cell Biol. 2007, 27: 963-974.

13.Golovnin A, Melnikova L, Volkov I, Kostuchenko M, Galkin AV, Georgiev P. ´Insulator bodies´ are aggregates of proteins but not of insulators. EMBO Reports. 2008, 9: 440-445.

14.Костюченко МВ, Савицкая ЕЕ, Волков ИА, Головнин АК, Георгиев ПГ. Изучение функционального взаимодействия между тремя копиями инсулятора из мобильного элемента МДГ4 на примере модельной системы гена miniwhite Drosophila melanogaster ДАН. 2008, 415(5):1-4.

15.Krivega M, Savitskaya E, Krivega I, Karakozova M, Parshikov A, Golovnin A, Georgiev P. Interaction between a pair of gypsy insulators or between heterologous gypsy and Wari insulators modulates Flp site-specific recombination in Drosophila melanogaster. Chromosoma. 2010, 119: 425-434.

Тезисы конференций:

16.Muravyova E, Golovnin A, Gracheva E, Pirrotta V, Georgiev P. Paired su(Hw) insulators lose enhancer blocking activity and may instead facilitate enhancer-promoter interactions. 41st Annual Drosophila Research Conference. Pittsburgh, Pennsylvania (USA), March 22-26, 2000: 216

17.Georgiev P, Karakozova M, Muravyova E, Golovnin A. The gypsy insulator can partially compensate for a deletion of the yellow regulatory region in Drosophila melanogaster. 42nd Annual Drosophila Research Conference. Washington (USA), March 21-25, 2001: 250

18.Golovnin A, Mazur A, Melnik E, Georgiev P. Role of Mod(mdg4) in mediating of Su(Hw) insulator action in Drosophila melanogaster. 45st Annual Drosophila Research Conference Washington (USA), March 24-28, 2004: 286

19.Georgiev P, Golovnin A, Melnik E, Kostuchenko R, Mazur A. The gypsy insulator can compensate for an upstream activating region in the Drosophila yellow gene promoter. 45st Annual Drosophila Research Conference. Washington (USA), March 24-28, 2004: 284

20.Mazur A, Georgiev P, Golovnin A. BTB/POZ mutation of Mod(mdg4) in mediating Su(Hw) insulator action in Drosophila melanogaster. Advances in Molecular Cell Biology. 2004: 126-136.

21.Golovnin A, Mazur A, Kopantseva M, Kurshakova M, Gilmore B, Geyer P, Pirrotta V, Georgiev P. Role of Mod(mdg4)-67.2 domains in mediating of Su(Hw) insulator action in Drosophila melanogaster . 46st Annual Drosophila Research Conference San Diego, California (USA), March 30–April 3, 2005: 530

22.Головнин АК, Волков ИА. Исследование распределения инсуляторных белков в соматических клетках дрозофилы. IV съезд Российского общества биохимиков и молекулярных биологов. Новосибирск, 11-15 мая, 2008: 197

23.Волков ИА, Головнин АК. Влияние различных доменов белка Mod(mdg4) на образование «инсуляторных телец» в ядрах клеток Drosophila melanogaster. Школа-конференция «Биология: традиции и инновации в 21 веке» в рамках I Всероссийского конгресса студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз – Россия – 2008». Казанский государственный университет (г. Казань), 6-10 июля 2008 г.

24.Волков И.А, Головнин АК. Влияние различных доменов белка Mod(mdg4) на образование «инсуляторных телец» в ядрах клеток Drosophila melanogaster. I Международная конференция «Дрозофила в экспериментальной генетике и биологии». Харьковский государственный университет (г. Харьков), 15-20 сентября 2008 г.

25.Golovnin A, Melnikova L, Volkov I, Kostuchenko M, Georgiev P. Nuclear distribution of insulator proteins in Drosophila melanogaster. International symposium «Control of gene expression and cancer». Moscow, June 21-25, 2010.