Тематическое направление: Альтернативный сплайсинг.

Куратор направления: Бабенко Владимир Николаевич (bob[at]bionet.nsc.ru).

История изучения альтернативного сплайсинга берет начало в конце 1970-х годов с фундаментального открытия прерывистой структуры генов эукариот. Исследования показали, что гены содержат как кодирующие белок последовательности, так и некодирующие вставки. Именно тогда, в 1978 году, Уолтер Гилберт ввел в научный обиход термины «экзон» и «интрон», заложив понятийную базу для будущих открытий.

Первоначально функция обширных некодирующих участков была неясна, что породило термин «мусорная ДНК» (junk DNA). Однако экспериментальные данные быстро опровергли эту гипотезу: удаление интронов приводило к нарушению или значительному снижению экспрессии генов, что указывало на их критическую роль в клеточных процессах. Дальнейшие сравнительные исследования выявили интересную закономерность: по мере усложнения организмов частота встречаемости и протяженность интронов возрастают, достигая пика у приматов. Это позволило предположить их связь с эволюцией регуляторных механизмов.
Ключевым функциональным свойством интронов оказалась их способность делать возможным альтернативный сплайсинг — процесс, при котором различные комбинации экзонов объединяются в зрелую мРНК, позволяя одному гену кодировать множество вариантов белка. Первые свидетельства этого явления были получены в начале 1980-х годов, когда исследователи обнаружили, что некоторые гены могут продуцировать две разные версии белка за счет дифференцированного включения или пропуска отдельных экзонов.

Вплоть до начала XXI века альтернативный сплайсинг считался скорее исключением, характерным для небольшого числа генов. В научном сообществе бытовало мнение, что для объяснения сложности человека достаточно порядка 100 000 генов. Однако расшифровка генома человека принесла сенсационные результаты: общее число генов оказалось неожиданно малым — всего около 25 000. Разгадка этого парадокса крылась в масштабах альтернативного сплайсинга. Исследования показали, что более 90% мультиэкзонных генов человека подвержены этому процессу, а количество потенциальных изоформ белков, производимых одним геном, может исчисляться сотнями и даже тысячами.

Хрестоматийным примером, демонстрирующим мощь этого механизма, служит ген DScam (Down Syndrome Cell Adhesion Molecule) у дрозофилы. Благодаря альтернативному сплайсингу он способен генерировать десятки тысяч различных изоформ белков клеточной адгезии — число, превышающее общее количество генов в геноме мухи. Сегодня становится очевидным, что интроны и сплайсинг играют не менее важную роль и в других процессах, включая регуляцию транскрипции и организацию структуры хроматина.

Таким образом, альтернативный сплайсинг является ключевым эволюционным механизмом, позволившим высшим организмам достичь поразительной сложности без кратного увеличения числа генов. Вместе с такими процессами, как использование альтернативных промоторов, альтернативное полиаденилирование, редактирование РНК и посттрансляционные модификации белков, он формирует многомерную сеть регуляции, колоссально расширяя функциональный репертуар протеома.
В современной молекулярной биологии альтернативный сплайсинг признан одним из главных источников генерации белкового разнообразия и ключевым регулятором физиологических функций у эукариот. Его роль выходит далеко за рамки простого увеличения «ассортимента» белков, оказывая прямое влияние на клеточный гомеостаз, дифференцировку тканей и адаптацию к стрессовым условиям. Дальнейшие исследования в этой области обещают не только выявить полный спектр функций, реализуемых за счет переключения паттернов сплайсинга, но и раскрыть скрытые механизмы регуляции, лежащие в основе развития заболеваний и сложных биологических процессов.

Возможные направления работ:

1. Анализ альтернативного сплайсинга в мозге млекопитающих.
2. Мутации, приводящие к нарушению альтернативного сплайсинга
3. Выявление координированного альтернативного сплайсинга по генам как в цис – так и в транс – положении.
4. Эволюционные аспекты сплайсинга: от дрожжей до человека.
5. Анализ феномена полиаденилирования, как наиболее частого случая альтернативного сплайсинга.

Бабенко В.Н. окончил Новосибирский государственный университет в 1985 году по специальности «математика, прикладная математика». Защитил кандидатскую диссертацию «Исследование критериев для проверки распределения Харди-Вайнберга» по специальности биология в 1992 году. В 2000 г В.Н. Бабенко работал в г. Кейптаун (ЮАР) в Университете Западного Мыса (UWC) c 1999 по 2001 г по направлению «анализ альтернативного сплайсинга в данных массового секвенирования». С 2001г по 2003г В.Н. Бабенко был приглашен в Университет Пенсильвании, США, для работы над проектом аннотации данных высокопроизводительного секвенирования. С 2003 по 2006 г. Бабенко В.Н. работал в лаборатории Национального Института Здоровья в США по теме «исследование эволюции экзон-интронной структуры генов эукариот».

В настоящее время В.Н. Бабенко работает в Институте цитологии и генетики СО РАН, является специалистом в компьютерной геномике, биоинформатике и генетике человека. Общий научный стаж – более 30 лет.
Область его научных интересов включает компьютерную геномику, генетику, анализ эволюции экзон-интронной структуры генов эукариот.

Является автором более чем 100 научных публикаций. Был победителем конкурсов научных работ, участником грантов РФФИ и РНФ.