Лаборатория молекулярной эндокринологии

Лаборатория основана в 1982 году.

Основные направления научных исследований

• Изучение процессов рецепции гормонов, цитокинов и факторов роста, их внутриклеточной сигнализации. Выяснение молекулярных механизмов регуляции роста тканей, миграции, пролиферации и дифференцировки клеток. Исследования компонентов фибринолитической системы и навигационных рецепторов в процессах роста сосудов и нервов.
• Обнаружено, что повреждение сосуда приводит к экспрессии урокиназы и ее рецептора в сосудистых клетках, которые являются ключевыми участниками миграции клеток крови и сосудов в просвет сосуда. Сотрудниками лаборатории впервые была определена третичная структура урокиназы и ее комплекса с урокиназным рецептором. Использованы биосенсорные технологии и прижизненная микроскопия одиночных клеток. Полученные результаты позволили выдвинуть гипотезу о том, что пероксид водорода действует как вторичный посредник и опосредует активирующее действие факторов роста, цитокинов и урокиназы на миграцию и пролиферацию клеток.
• В лаборатории активно используются подходы, связанные с технологией редактирования генома CRISPR/Cas9. В частности, созданные на основе этого метода различные клеточные линии и животные, которые могут быть в дальнейшем использованы для выявления новых потенциальных терапевтических мишеней или скрининга потенциальных препаратов для лечения различных патологий сердца и сосудов.

Текущие исследования в лаборатории направлены на выяснение молекулярных механизмов регуляции направленного роста сосудов и нервов с участием урокиназной системы. Исследуется роль урокиназной системы в процессах, опосредующих ранозаживление и фиброз, а также в эпителиально-мезенхимальном переходе. Накоплен большой научный задел о роли урокиназы и ее рецептора в морфогенезе головного мозга и в восстановлении поврежденных сосудов и нервов.

Изучается связывание урокиназы с рецептором, приводящее к запуску сигнальных каскадов внутри клетки, приводящих к перестройке цитоскелета, перераспределению адгезивных контактов, стимуляции адгезии, миграции и пролиферации клеток. Впервые получены данные о навигационной роли урокиназной системы в регуляции траектории роста сосудов и нервов.

Наиболее значимые результаты исследований последних лет

• Изучены механизмы возникновения толерантности сосудистых клеток к действию гормонов и фармакологических препаратов и показана роль гипоксии в этих процессах.
• Установлено взаимодействие урокиназы с белком внеклеточного матрикса фибулином-5. Показано, что фибулин-5 влияет на такие зависимые от интегрина эффекты урокиназы, как пролиферация и миграция клеток, внутриклеточная сигнализация.
• Выявлен новый путь сигнализации урокиназы, регулирующий экспрессию генов, опосредованный быстрой зависимой от нуклеолина транслокацией урокиназы в ядро и ответственный за фенотипическую трансформацию фибробластов в миофибробласты.
• На основании данных ЯМР-анализа описан новый механизм взаимодействия урокиназы с урокиназным рецептором, согласно которому β-слои в ростовом домене не являются необходимым элементом для взаимодействия с урокиназным рецептором.
• Сотрудниками лаборатории выделены и охарактеризованы мезенхимные стволовые клетки жировой ткани человека. Обнаружена способность этих клеток стимулировать регенерацию тканей, индуцировать рост кровеносных сосудов и нервов. Выявлены механизмы такой стимуляции, установлено, что стимулирующее влияние мезенхимные стволовые клетки обусловлено как растворимыми продуктами секреции (факторами роста, цитокинами и хемокинами), так и генерацией микровезикул. Оценено влияние воспаления и гипоксии на функциональную активность этих клеток.
• Установлено, что скорость миграции мезенхимных клеток контролируется рецептор-зависимым механизмом, включающим активацию НАДФН-оксидаз (NOX), образование активных форм кислорода и накопление внутри клеток пероксида водорода.
• Описан новый транскрипционный фактор Prep1 и механизм регуляции активности PPARγ - мастер-регулятора адипогенеза и липидного метаболизма. Показано, что Prep1 относится к семейству гомеобокс-содержащих факторов, которые критически важны для дифференцировки клеток, в том числе в адипоцитарном направлении. Получены данные о том, что Prep1 может регулировать чувствительность клеток к действию инсулина.
• Установлено, что урокиназная система обеспечивает регенерацию периферических нервов. С использованием генетически модифицированных линий мышей, лишенных гена урокиназы (uPA-/-) и урокиназного рецептора (uPAR-/-) установлен механизм влияния урокиназного рецептора в посттравматической регенерации нервов: показано, что отсутствие экспрессии uPAR в регенерирующих аксонах приводит к задержке функционального восстановления нерва, быстрой дегенерации аксонов и замедлению пролиферации шванновских клеток. Впервые показано, что uPAR имеет свои собственные эффекты в регенерации, которые не зависят от присутствия в системе протеолитически активной урокиназы. Исследуя молекулярные механизмы такого действия, обнаружено, что uPAR стимулирует сборку сигналосомы с участием интегринов α5β1 – важного участника адгезии клеток.
• Показано, что в механизме направленного роста нервов с участием uPAR важную роль играет его взаимодействие с рецепторными тирозинкиназами – рецептором эпидермального фактора роста EGFR и рецептором нейротрофинов trkC. Было обнаружено, что активация внутриклеточной сигнализации с участием uPAR и EGFR/trkC также опосредует внутриклеточную сигнализацию, регулирующую выживаемость и дифференцировку нейронов.
• Так как урокиназная система играет важную роль в канцерогенезе и метастазировании, использование подходов для снижения ее активности или нокаутирования представляет собой перспективный подход для создания противоопухолевых препаратов. Используя систему редактирования генома CRISPR/cas9 для делеции гена uPAR, нами было показано, что нокаут uPAR в клетках нейробластомы приводит к существенному снижению их пролиферации, деградации ДНК и каспазозависимой клеточной гибели.

Руководитель лаборатории молекулярной эндокринологии – Ткачук Всеволод Арсеньевич, академик РАН