Группа регуляторной транскриптомики и эпигеномики

Медведева Юлия Анатольевна
Руководитель группы
кандидат биологических наук
ИНБ, комн. 301
Телефон
E-Mail ju.medvedeva@gmail.com

Основное

ОПИСАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ГРУППЫ

Ключевые слова
Эпигенетика, метилирование ДНК, модификации гистоновых белков, регуляция транскрипции, длинные некодирующие РНК, факторы инициации транскрипции, редактирование геномов.

Биоинформатика, анализ данных секвенирования, разработка программных средств и биологических баз данных.

Направления исследований
В настоящее время группа работает над несколькими проектами по эпигенетической регуляции:

1) Определение агентов, нацеливающих эпигенетические модификаторы в специфические геномные области (при поддержке Российского научного фонда на 2015-2017 гг.). Анатолий Зубрицкий в основном работает над этой темой, в рамках проекта он ищет возможные генетические детерминанты эпигенетических модификаций с использованием методов целевого редактирования генома.

2) Обнаружение роли длинных некодирующих РНК в регуляции транскрипции и посттрансляции. В частности, группа занимается исследованиями в области полногеномного и полнотранскриптомного анализа взаимодействий РНК-РНК и РНК-хроматина. Исследовательские интересы Ивана Антонова включают прогнозирование биоинформатики взаимодействия РНК-РНК, посттранскрипционную и эпигенетическую регуляцию генов.

3) Обнаружение специфических маркеров метилирования CpG, высоко специфично предсказывающих экспрессию генов. В настоящее время над этой темой работает Анна Лиознова.

Кроме того, в конце 2017 года мы начали совместный проект (при поддержке РФФИ на 2017-2019 гг.) посвященный узучению динамики транскрипции и эпигенетической регуляции макрофагов во время развития инфекции Mycobacterium tuberculosis. Также Иван Антонов работает над программированным сдвигом рамки считывания у прокариот.

В рамках основных интересов группы, также ведется ряд студенческих проектов, посвященных, в основном анализу данных секвенирования и регуляторной геномики. Группа приглашает на стажировку студентов-биоинформатиков.

Достижения

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Сотрудниками группы получены важные результаты по нескольким областям исследований:

 

  1. Показано, что все CpG островки в геноме человека, даже расположенные далеко от промоторов известных генов, способны инициировать транскрипцию и содержат сайты связывания факторов инициации транскрипции (BMC genomics, 2010; Biofizika, 2010).
  2. Продемонстрировано, что даже метилированный цетозин (в контексте CpG) внутри CpG островков находится под отбором, что снижает частоту замен (PLOS One, 2016).
  3. Разработан программный пакет Genometricorr, R-пакет для оценки ко-локализации различных геномных аннотаций (PLOS Computational Biology, 2012).
  4. В сотрудничестве с ИОГен РАН разработана и поддерживается база данных HOCOMOCO, которая содержит максимально полную на данный момент коллекцию моделей сайтов связывания транскрипционных факторов (TFBS) (NAR, 2012, 2015, 2018).
  5. В рамках сотрудничества с международным консорциумом FANTOM (основной институт — RIKEN, Япония) была создана общирная карта промоторов у человека (Nature, 2014), атлас длинных нкРНК с высокоточным 5′ концом (Nature, 2017) и атлас экспрессии микроРНК у человека и мыши (Nature Biotechnology, 2017).
  6. Показано влияние метилирования ДНК на сайты связывания фаторов транскрипции (BMC genomics, 2014).
  7. Создана база данных EpiFactors, содержащая набор эпигенетических регуляторов, их комплексы и экспрессию в нескольких сотнях типах клеток человека (Oxford Database, 2015; NAR 2017).
  8. Обнаружены специфические паттерны регуляции инициации транскрипции для генов длинных некодирующих РНК в сравнении с белок-кодирующими генами (PloS ONE, 2014).
  9. Реконструирована сеть регуляции транскрипции при изменени поведенческой программы у пчел (Scientific Reports, 2015).
  10. Показано, что чрезвычайно высокое содержание CpG в последовательности может способствовать восстановлению модификации гистона H3K27ac, если последовательность перемещается с использованием геномного редактирования в чужеродное геномное окружение (F1000, 2018).
  11. Разработана программа ASSA для предсказания РНК-РНК-взаимодействий (JBCB, 2018)
  12. Разработана программа GeneTack для предсказания сдвигов рамки считывания (СРС) в белок-кодирующих генах (JBCB, 2010)
  13. С помощью GeneTack было проанализировано более 1000 прокариотических геномов, и по результатам этого анализа была создана биоинформатическая база данных (NAR, 2013a). Среди полученных предсказаний были найдены и экспериментально подтверждены программируемые СРС в четырех новых семействах генов (NAR, 2013b).

Сотрудники

СОСТАВ ГРУППЫ
ФИО Ученая степень, звание Должность Место работы Городской телефон Внутренний телефон E-mail
1Медведева
Юлия Анатольевна
к.б.н.руководитель группы, с.н.с.ИНБ, комн. 301Ju.medvedeva@gmail.com
2Антонов
Иван Валентинович
к.б.н.н.с.ИНБ, комн. 301vanya.antonov@gmail.com
3Елизарова
Анна Вячеславовна
м.н.с.ИНБ, комн. 301elizarova@phystech.edu
4Зубрицкий
Анатолий Валерьевич
-м.н.с.ИНБ, комн. 301a.zubrit@gmail.com
5Лиознова
Анна Валерьевна
-м.н.с.ИНБ, комн. 301lanna2009@gmail.com
6Мазуров
Евгений Викторович
лаборантИНБ, комн. 301mazurovev@gmail.com
7Романова
Екатерина Игоревна
м.н.с.ИНБ, комн. 301romanova.ei@phystech.edu

Публикации

ЗНАЧИМЫЕ ПУБЛИКАЦИИ
  1. Antonov I, Marakhonov A, Zamkova M, Medvedeva Y. ASSA: Fast identification of statistically significant interactions between long RNAs. J Bioinform Comput. Biol. 2018 Jan 29
    Kulakovskiy IV, Vorontsov IE, Yevshin IS, Sharipov RN, Fedorova AD, Rumynskiy E, Medvedeva YA, Magana-Mora A, Bajic VB, Papatsenko DA, Kolpakov FA, Makeev VJ. HOCOMOCO: towards a complete collection of transcription factor binding models for human and mouse via large-scale ChIP-Seq analysis. Nucleic Acids Res. 2017 Nov 11. doi: 10.1093/nar/gkx1106.
  2. Artemov AV, Mugue NS, Rastorguev SM, Zhenilo S, Mazur AM, Tsygankova SV, Boulygina ES, Kaplun D, Nedoluzhko AV, Medvedeva YA, Prokhortchouk EB. Genome-Wide DNA Methylation Profiling Reveals Epigenetic Adaptation of Stickleback to Marine and Freshwater Conditions. Mol Biol Evol. 2017 Sep 1;34(9):2203-2213. doi: 10.1093/molbev/msx156.
  3. de Rie D, Abugessaisa I, Alam T, Arner E, Arner P, Ashoor H, Åström G, Babina M, Bertin N, Burroughs AM, Carlisle AJ, Daub CO, Detmar M, Deviatiiarov R, Fort A, Gebhard C, Goldowitz D, Guhl S, Ha TJ, Harshbarger J, Hasegawa A, Hashimoto K, Herlyn M, Heutink P, Hitchens KJ, Hon CC, Huang E, Ishizu Y, Kai C, Kasukawa T, Klinken P, Lassmann T, Lecellier CH, Lee W, Lizio M, Makeev V, Mathelier A, Medvedeva YA, Mejhert N, Mungall CJ, Noma S, Ohshima M, Okada-Hatakeyama M, Persson H, Rizzu P, Roudnicky F, Sætrom P, Sato H, Severin J, Shin JW, Swoboda RK, Tarui H, Toyoda H, Vitting-Seerup K, Winteringham L, Yamaguchi Y, Yasuzawa K, Yoneda M, Yumoto N, Zabierowski S, Zhang PG, Wells CA, Summers KM, Kawaji H, Sandelin A, Rehli M; FANTOM Consortium, Hayashizaki Y, Carninci P, Forrest ARR, de Hoon MJL. An integrated expression atlas of miRNAs and their promoters in human and mouse. Nat Biotechnol. 2017 Sep;35(9):872-878. doi: 10.1038/nbt.3947.
  4. Hon CC, Ramilowski JA, Harshbarger J, Bertin N, Rackham OJ, Gough J, Denisenko E, Schmeier S, Poulsen TM, Severin J, Lizio M, Kawaji H, Kasukawa T, Itoh M, Burroughs AM, Noma S, Djebali S, Alam T, Medvedeva YA, Testa AC, Lipovich L, Yip CW, Abugessaisa I, Mendez M, Hasegawa A, Tang D, Lassmann T, Heutink P, Babina M, Wells CA, Kojima S, Nakamura Y, Suzuki H, Daub CO, de Hoon MJ, Arner E, Hayashizaki Y, Carninci P, Forrest AR. An atlas of human long non-coding RNAs with accurate 5′ ends. Nature. 2017 Mar 9;543(7644):199-204.
  5. Lizio M, Harshbarger J, Abugessaisa I, Noguchi S, Kondo A, Severin J1, Mungall C, Arenillas D, Mathelier A, Medvedeva YA, Lennartsson A, Drabløs F, Ramilowski JA, Rackham O, Gough J, Andersson R, Sandelin A, Ienasescu H, Ono H, Bono H, Hayashizaki Y, Carninci P, Forrest AR, Kasukawa T, Kawaji H (2016)  Update of the FANTOM web resource: high resolution transcriptome of diverse cell types in mammals. NAR, Nucleic Acids Res.2016 Oct 27. pii: gkw995
  6. Panchin AY., Makeev VJ., Medvedeva YA. (2016) Preservation of methylated CpG dinucleotides in human CpG islands, Biology Direct, 11:11
  7. Kulakovskiy IV, Vorontsov IE, Yevshin IS, Soboleva AV, Kasianov AS, Ashoor H, Ba-Alawi W, Bajic VB, Medvedeva YA, Kolpakov FA, Makeev VJ. (2016) HOCOMOCO: expansion and enhancement of the collection of transcription factor binding sites models. Nucleic Acids Res., D1:D116-D125.
  8. Medvedeva YA, Lennartsson A, Ehsani R, Kulakovskiy IV, Vorontsov IE, Panahandeh P, Khimulya G, Kasukawa T; FANTOM  Consortium, Drabløs F. (2015) EpiFactors: a comprehensive database of human epigenetic factors and complexes. Database (Oxford). 2015 Jul 7;2015:bav067. doi: 10.1093/database/bav067.
  9. A.Khamis, A.Hamilton, Y.Medvedeva, T.Alam, I.Alam, M.Essack, B.Umylny, B.Jankovic, N.Naeger, M.Suzuki, M.Harbers, G.Robinson, and V.Bajic (2015) Insights into the Transcriptional Architecture of Behavioral Plasticity in the Honey Bee Apis mellifera. Scientific Reports, Jun 15;5:11136
  10. Alam T, Medvedeva YA, Jia H, Brown JB, Lipovich L, Bajic VB (2014). Promoter analysis reveals globally differential regulation of human long non-coding RNA and protein-coding genes. PLoS One. Oct 2;9(10):e109443.
  11. A.R.R. Forrest, H. Kawaji, M. Rehli, J.K. Baillie, M.J.L. de Hoon, V. Haberle, T. Lassmann, I.V. Kulakovskiy, M. Lizio, M. Itoh, R. Andersson, C.J. Mungall, T.F. Meehan, S. Schmeier, N. Bertin, M. Jørgensen, E. Dimont, E. Arner, C. Schmidl, U. Schaefer, Y. A. Medvedeva, C. Plessy, M. Vitezic, J. Severin, C.A. Semple, Y. Ishizu, M. Francescatto, et al. (2014) A promoter level mammalian expression atlas. Nature. 507(7493):462-70. 2.
  12. Y.A. Medvedeva, A. Khamis, I.V. Kulakovskiy, W. Ba-Alawi, Md.S.I. Bhuyan, H. Kawaji, T. Lassmann, M. Harbers, A.R.R. Forrest and V.B. Bajic (2014). Effects of cytosine methylation on transcription factor binding sites. BMC genomics. 26;15(1):119.
  13. Kulakovskiy IV, Medvedeva YA, Schaefer U, Kasianov AS, Vorontsov IE, Bajic VB, Makeev VJ. (2013) HOCOMOCO: a comprehensive collection of human transcription factor binding sites models. Nucleic Acids Res. Jan;41(Database issue):D195-202.
  14. Antonov I, Baranov PV, Borodovsky M (2013) GeneTack database: genes with frameshifts in prokaryotic genomes and eukaryotic mRNA sequences. Nucleic Acids Res. 2013 Jan;41:D152-6
  15. Antonov I, Coakley A, Atkins JF, Baranov PV, Borodovsky M. Identification of the nature of reading frame transitions observed in prokaryotic genomes. Nucleic Acids Res. 2013 Jul;41(13):6514-30.
    Favorov A, Mularoni L, Cope LM, Medvedeva Y, Mironov AA, Makeev VJ, Wheelan SJ. (2012) Exploring massive, genome scale datasets with the GenometriCorr package. PLoS Comput Biol. May;8(5):e1002529
  16. Medvedeva YA, Fridman MV, Oparina NJ, Malko DB, Ermakova EO, Kulakovskiy IV, Heinzel A, Makeev VJ. (2010) Intergenic, gene terminal, and intragenic CpG islands in the human genome. BMC Genomics. Jan 19;11:48.
  17. Antonov I, Borodovsky M. Genetack: frameshift identification in protein-coding sequences by the Viterbi algorithm. J Bioinform Comput Biol. 2010 Jun; 8(3):535-51.

 

Международные проекты

МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

Фонд/ программа
Акроним Наименование проекта на английском языке Наименование проекта на русском языке Период проведения работ Страны-участницы Сайт проекта
1 FANTOM FANTOM Functional Annoation Of the Mammalian genome Функциональная аннотация геномов млекопитающих 2000-2022 Япония, США, Канада, Австралия, Великобритания, Южная Африка, Франция, Германия, Италия, Норвегия, Швеция, Дания, Швейцария, Нидерланды, Финллядния, Корея, Саудовская Аравия, Россия http://fantom.gsc.riken.jp/
2 COST GREEKC Gene Regulation Ensemble Effort for the Knowledge Commons 2017-2020 Норвегия, Россия, Сербия, Франция, Нидерланды, Испания, Великобритания, Италия, Португалия http://greekc.org
3 BRICS STI FRAMEWORK PROGRAMME Epigenetics of macrophages during development of Mycobacterium tuberculosis infection Динамика эпигенетических регуляторов макрофагов при развитии инфекции Mycobacterium tuberculosis 2017-2019 Россия, Индия, Южная Африка

 

Награды

НАГРАДЫ, ПРЕМИИ, ОТЛИЧИЯ, БЛАГОДАРНОСТИ (за научную и научно-организационную деятельность)
Сотрудники Вид премии/ награды Наименование премии/ награды Год присуждения
1 Медведева Ю.А. Fellowship Fellowship FPDI-2013-18088 from Ministerio de Economia y Competividad, Spain 2014
2 Антонов И.В. Fellowship Dmitry Zimin “Dynasty” Foundation postdoctoral fellowship 2014
3 Антонов И.В. Award NAR featured article (Antonov el al (2013) NAR, 41:D152-160) 2013
4 Медведева Ю.А. SABIC postdoctoral fellowship Improved recognition of industrially important enzymes: application to the metagenomic data from Red Sea samples 2012
5 Медведева Ю.А. SABIC postdoctoral fellowship Enzyme Discovery from Microbiome Studies of Red Sea 2011