Дослідницька активність лабораторії спрямована на вивчення закономірностей динамічної організації генетичного матеріалу клітин ссавців. Особлива увага приділяється прояву факторів дестабілізації генетичного матеріалу на клітинному і тканинному рівнях, зокрема в злоякісної трансформації клітин і процесах старіння.
Основна ідеологічна посилка діяльності лабораторії - полеміка з тезою, сформульованим ще Ервін Шредінгер в його знаменитій книзі, виданій в 1945 році "What is life? The physical aspect of the living cell. "(В російській перекладі« Що таке життя з точки зору фізики? »1947р.) Про те, що уявлення про стабільність генетичного матеріалу в основному пов'язано з поданням про« аперіодичному кристалі », тобто стабільної молекулярної структурі. Пізніше це фундаментальне положення трансформувалося в уявлення про фізико-хімічної стабільності молекули ДНК, як основі стабільності генетичного матеріалу клітин. Ні в малому ступені не применшуючи значення цього фундаментального узагальнення, революціонізувати свого часу уявлення про природу генетичного матеріалу, необхідно, однак, відзначити, що навіть побіжний огляд історії подальшого вивчення факторів, що обумовлюють стабільність генетичного матеріалу, демонструє недостатність такого уявлення.
1. ДНК нестабільна конформационно. Навіть у відсутності взаємодії з білками вона може приймати різні конформації, радикально відрізняються від спочатку описаної В-конформації. При взаємодії ж з білками, різноманітність її конформаций поки важко навіть уявити. Перехід в альтернативні конформації визначається не тільки властивостями самої молекули ДНК, а й взаємодією з оточенням.
2. ДНК нестабільна хімічно. При нормальних фізіологічних умовах її компоненти піддаються хімічним перетворенням, як спонтанним, так викликаних взаємодією з активними внутрішньоклітинними метаболітами і факторами зовнішнього середовища. Підтримка стабільності на цьому рівні визначається не стільки фізико-хімічну стабільність молекул ДНК, скільки активністю спеціальних систем репарації.
3. ДНК нестабільна в процесі реплікації. При копіюванні генетичної інформації в процесі синтезу ДНК потрібна значна точність. Щоб не зробити жодної помилки при копіюванні геному людини потрібно, щоб частота помилок не перевищувала одну на 3х1 000 000 000 включених нуклеотидів. Якщо така ступінь точності не буде досягнута, процес перманентного накопичення помилок при кожному діленні, врешті-решт, зітре всю генетичну інформацію. Термодинамічні оцінки показують, що за рахунок простого фізичного взаємодії комплементарних пар нуклеотидів: аденозин-тимидин і гуанозин-цітідін, які обумовлюють фізичну основу генетичного коду, не можна домогтися точності більш ніж одна помилка на 100 включених нуклеотидів. Реалізація більш високого рівня точності, необхідної для підтримки життя складних біологічних систем, вимагає активності спеціальних коригувальних і репаруючу систем.
4. ДНК не є довготривало стабільної цілісної молекулою. З високою частотою різні фрагменти ДНК можуть рекомбінувати, змінюючи свою локалізацію в межах хромосом або об'єднуючись в нові генетичні конструкції. Активність спеціальних рекомбінаційних систем, може обумовлювати перетасування генів, здійснювану з різним ступенем ефективності у різних організмів, може регулювати активність певних генів, як в разі перемикання статі у дріжджів, або навіть швидко створювати нові варіанти білкових молекул, як у випадку генерації різноманітності дізнаються молекул імунної системи.
5. Хімічна структура ДНК може змінюватися в процесі включення і виключення генів, як це відбувається в процесі приєднання метильної групи в 5-положенні цитозину. Специфічна система метилування, бере участь в регуляції активності генів і підтримці їх в інактивована стані.
6. Активно динамічна природа генетичного матеріалу яскраво проявляється у взаємодії ДНК з різними білковими структурами і укладанні величезних молекул ДНК в хроматіновие структури. В результаті забезпечується не тільки надзвичайно щільна упаковка генетичного матеріалу в вкрай обмеженому обсязі клітинного ядра зі збереженням можливості ефективного доступу різних високомолекулярних білкових машин до будь-якої ділянки ДНК, а й реалізується можливість оперативної реорганізації всієї структури ядра.
Сьогодні стає все більш очевидно, що генетичний матеріал це динамічна структура, стабільність якої активно підтримується різноманітними механізмами. Навпаки нестабільність це не обов'язково продукт фізико-хімічної дестабілізації ДНК, вона цілком може виявитися продуктом активності спеціалізованих генетичних машин клітини. Так, наприклад, більшість класичних мутацій дрозофіли, що послужили основою для становлення генетики, виявилися результатом не просто ушкоджень в ДНК, а наслідком інтеграції в розглянуті гени мобільних генетичних елементів, здатних переміщатися в геномі. Таким чином, стикаючись з тим чи іншим проявом нестабільності або динамічної реорганізації генетичного матеріалу, ми не можемо без спеціального дослідження визначити, який його механізм і які чинники обумовлюють його прояв. Напрям, що вивчає сукупність згаданих феноменів і їх взаємодій, отримало назву «дослідження динамічної організації генома».
Основні напрямки досліджень:
Дослідження факторів, що впливають на генетичну нестабільність злокачественно трансформованих і нормальних клітин ссавців
Вивчення долі чужорідної ДНК, випадково вбудувати в геном клітин ссавців Вивчення наслідків штучного збільшення ефективності гомологичной рекомбінації в клітинах ссавців.