Рекомбинация и сегрегация хромосом и генов в мейозе является основным источником генетического разнообразия популяций. Целью исследований, проводимых в лаборатории, является выяснение роли хромосомных перестроек и генетических факторов в  регуляции  рекомбинационного процесса в мейозе животных, разработка и применение методов  рекомбинационного и сегрегационного анализа для  идентификации и картирования генов, контролирующих разнообразие по сложным признакам в популяциях  животных и человека.

  • Анализ молекулярных и цитогенетических механизмов синапсиса, рекомбинации и сегрегации хромосом в мейозе животных и роли этих процессов в эволюции популяций и видообразовании

В лаборатории выполнен большой цикл исследований по изучению хромосомного полиморфизма в природных популяциях млекопитающих. Выявлены новые хромосомные перестройки в природных популяциях разных видов грызунов Европы, Азии и Южной Америки.

С использованием современных методов электронно-микроскопического и иммунохимического анализа, флуоресцентной гибридизации in situ проводится исследование особенностей протекания мейоза, синапсиса, рекомбинации и сегрегации хромосом  у межвидовых и внутривидовых гибридов разных видов млекопитающих, и выявляются механизмы гибридной стерильности Особое внимание уделяется исследованию внутри- и межвидового разнообразия отдельных видов млекопитающих и их гибридов по частоте и распределению рекомбинационных событий по геному (Рис. 1).

Рис. 1. Распластанные препараты сперматоцитов собаки (а) и кошки (б) окрашенные по DAPI (синий сигнал) и мечеными флуорохромоми антителами к белкам синаптонемного комплекса  (красный), центромер (крупный зеленый) и сайтов рекомбинации (мелкий зеленый).

рис.20

Рис. 2. Ооциты гибридов полевок M. а. аrvalis, и M.levis после иммуноокрашивания с использованием DAPI (а — синий), а также антител к белкам SCP3 (а – красный, б, в, г — синий), SCP1 (б, в, г – красный), MLH1 (а – зеленый), RAD51 (б – зеленый), γH2A.X (в – зеленый), и ACA (г – зеленый). Масштаб: 5 мкм.

  • Разработка и применение новых методов и алгоритмов рекомбинационного и сегрегационного анализа для идентификации и картирования генов сложных признаков человека и животных

Разработана  серия алгоритмов и созданы пакеты программ для рекомбинационного и сегрегационного анализа качественных и количественных признаков по родословным произвольной структуры (http://mga.bionet.nsc.ru/soft/). С помощью этих методов были изучены модели наследования различных признаков у растений, животных и человека. В последнее время особое внимание уделяется картированию генов человека, контролирующих  распространенные болезни. Обнаружены новые гены, детерминирующие болезнь Альцгеймера, гипертонию, ожирение.  Изучается генетический контроль количественных признаков человека, характеризующих особенности морфологии и поведения. В частности, идентифицирован новые гены, контролирующие рост человека (Рис. 3).

 

Рис. 3.  Результаты полногеномного картирования роста человека. На графиках представлены  значения Lod Score на трех хромосомах, показавших значимое сцепление (Lod Score ≥ 3.3). Внизу – диаграммы соответствующих хромосом и выявленные гены-кандидаты. Пик на хромосоме 1 находится в районе  локализации известного генов, влияющего на рост человека. На хромосомах 2 и 16 обнаружены новые гены, детерминирующие этот признак.