Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
биологических наук: 03.01.02 – биофизика. — Институт биофизики
клетки РАН. — Пущино, 2011. — 40 с.
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор
Колесников С.С.
Цель работы состояла в молекулярной идентификации
белков, вовлеченных в сигнальные процессы в хемосенсорных
клетках.
Научная новизна и практическая значимость работы
Данная работа посвящена идентификации сигнальных молекул в хемосенсорных клетках путем экспрессионного анализа и исследования белок-белковых взаимодействий. Впервые показано, что во вкусовых клетках функционируют множественные метаботропные пуринорецепторы, включая P2Y1, P2Y2, P2Y4 и P2Y6. Впервые во вкусовых клетках типа II обнаружены транскрипты канальных белков коннексинов 26, 30.3, 31.1, 33, 36, 43 и паннексина 1. Впервые специфический маркер зрелых обонятельных нейронов OMP обнаружен во вкусовых клетках желобоватого вкусового сосочка языка.
Установлены новые потенциальные партнеры по взаимодействию с пероксиредоксином 6 в обонятельном эпителии крысы. Все они оказались редокс-чувствительными белками. Относительно функционального характера многочисленности белок-белковых взаимодействий пероксиредоксина 6 была высказана гипотеза, которая разрешает существующую неопределенность относительно природы нативного восстанавливающего субстрата этого фермента.
Впервые в обонятельном эпителии крысы обнаружен пероксиредоксин 1.
Впервые проведен анализ ко-локализации транскриптов всех шести генов семейства пероксиредоксинов на уровне одиночной клетки.
Разработана методология исследования профиля экспрессии генов в одиночных хемосенсорных клетках, основанная на глобальной амплификации мРНК. Сформирована стратегия экспрессионного анализа генов, имеющих процессированные псевдогены или не содержащих интроны, на уровне одиночной клетки. Впервые обнаружены многочисленные вариации в репертуаре транскриптов генов сигнальных белков в хемосенсорных клетках. Показано, что результаты, полученные на клеточной популяции и на одиночных клетках, требуют различной интерпретации. В частности, получены доказательства, что усредненные измерения, сделанные на группе клеток, могут не отражать поведения популяционного большинства.
В работе решались вопросы, связанные с такой фундаментальной проблемой, как проявление флуктуаций в биологических системах. Исследование одиночных клеток позволило получить данные, подтверждающие концепцию стохастической экспрессии генов. Для объяснения обнаруженной гетерогенности популяции обонятельных нейронов выдвинуто предположение, что индивидуальные клетки имеют вероятностный фенотип.
Теоретические и практические результаты работы могут иметь приложение к изучению процесса экспрессии генов в клетках млекопитающих. Проведенные исследования углубляют наши знания о молекулярных и клеточных механизмах функционирования обонятельной и вкусовой систем. Новые подходы и модификации известных процедур, предложенные в работе, могут быть использованы в различных молекулярно-биологических и биофизических исследованиях.
Научная новизна и практическая значимость работы
Данная работа посвящена идентификации сигнальных молекул в хемосенсорных клетках путем экспрессионного анализа и исследования белок-белковых взаимодействий. Впервые показано, что во вкусовых клетках функционируют множественные метаботропные пуринорецепторы, включая P2Y1, P2Y2, P2Y4 и P2Y6. Впервые во вкусовых клетках типа II обнаружены транскрипты канальных белков коннексинов 26, 30.3, 31.1, 33, 36, 43 и паннексина 1. Впервые специфический маркер зрелых обонятельных нейронов OMP обнаружен во вкусовых клетках желобоватого вкусового сосочка языка.
Установлены новые потенциальные партнеры по взаимодействию с пероксиредоксином 6 в обонятельном эпителии крысы. Все они оказались редокс-чувствительными белками. Относительно функционального характера многочисленности белок-белковых взаимодействий пероксиредоксина 6 была высказана гипотеза, которая разрешает существующую неопределенность относительно природы нативного восстанавливающего субстрата этого фермента.
Впервые в обонятельном эпителии крысы обнаружен пероксиредоксин 1.
Впервые проведен анализ ко-локализации транскриптов всех шести генов семейства пероксиредоксинов на уровне одиночной клетки.
Разработана методология исследования профиля экспрессии генов в одиночных хемосенсорных клетках, основанная на глобальной амплификации мРНК. Сформирована стратегия экспрессионного анализа генов, имеющих процессированные псевдогены или не содержащих интроны, на уровне одиночной клетки. Впервые обнаружены многочисленные вариации в репертуаре транскриптов генов сигнальных белков в хемосенсорных клетках. Показано, что результаты, полученные на клеточной популяции и на одиночных клетках, требуют различной интерпретации. В частности, получены доказательства, что усредненные измерения, сделанные на группе клеток, могут не отражать поведения популяционного большинства.
В работе решались вопросы, связанные с такой фундаментальной проблемой, как проявление флуктуаций в биологических системах. Исследование одиночных клеток позволило получить данные, подтверждающие концепцию стохастической экспрессии генов. Для объяснения обнаруженной гетерогенности популяции обонятельных нейронов выдвинуто предположение, что индивидуальные клетки имеют вероятностный фенотип.
Теоретические и практические результаты работы могут иметь приложение к изучению процесса экспрессии генов в клетках млекопитающих. Проведенные исследования углубляют наши знания о молекулярных и клеточных механизмах функционирования обонятельной и вкусовой систем. Новые подходы и модификации известных процедур, предложенные в работе, могут быть использованы в различных молекулярно-биологических и биофизических исследованиях.