Исследование причин токсичности удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина в дрожжах Saccharomyces cerevisiae тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.04, кандидат биологических наук Бочарова, Наталья Александровна

• Бочарова, Наталья Александровна
• кандидат биологических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Бочарова, Наталья Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава 1. Наследственные нейродегенеративные заболевания.

1.1 Генная терапия в лечении нейродегенеративных заболеваний.

1.2 Болезнь Альцгеймера.

1.3 Болезнь Паркинсона.

1.4 Нейродегенеративные заболевания, связанные с удлинением полиглутаминового фрагмента.

Глава 2. Болезнь Хантингтона.

2.1 Распространенность и клинические проявления болезни Хантингтона.

2.2 Структура и функции хантингтина.

2.3 Взаимодействие хантингтина с факторами транскрипции.

2.4 Клеточная модель патогенеза болезни Хантингтона.

2.5 Подходы к лечению болезни Хантингтона.

Глава 3. Потенциальные механизмы токсичности хантингтина: факты и гипотезы.

3.1 Образование агрегатов и токсичность.

3.2 Инактивация транскрипционных факторов.

3.3 Протеасомный стресс и регуляция клеточного цикла.

Глава 4. Использование дрожжей Saccharomyces cerevisiae в качестве модели для изучения токсичности полиглутаминов.

4.1 Дрожжи как экспериментальная модель для изучения программируемой клеточной гибели.

4.2 Моделирование агрегации и токсичности полиглутаминов на дрожжах.

4.3 Преимущества и ограничения дрожжевой модели.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Глава 1. Материалы исследования.

1.1 Генотипы использованных штаммов дрожжей.

1.2 Генотипы использованных штаммов бактерий.

1.3 Генетические конструкции, плазм иды.

1.4 Реактивы, ферменты, буферы.

Глава 2. Культивирование дрожжей.

2.1 Условия культивирования.

2.2 Среды для культивирования.

2.3 Оценка выживания по КОЕ.

Глава 3. Микроскопия.

3.1 Оценка выживания по окрашиванию клеток.

3.2 Окрашивание клеток на ДНК.

Глава 4. Биохимические методы.

4.1 Экстракция белков из дрожжевых клеток.

4.2 Электрофоретическое разделение белков в ПААГ.

4.3 Оценка уровня карбонилирования белков.

4.4 Измерение скорости поглощения кислорода.

Глава 5. Молекулярно-биологические методы.

5.1 Выделение геномной ДНК из дрожжей.

5.2 Выделение плазмидной ДНК из бактерий.

5.3 Горизонтальный гель-электрофорез ДНК.

5.4 Выделение ДНК из агарозного геля.

5.5 Обработка ДНК эндонуклеазами рестрикции.

5.6 Реакция дефосфорилирования.

5.7 Реакция лигирования.

5.8 Полимеразная цепная реакция.

5.9 Трансформация бактериальных клеток.

5.10 Трансформация дрожжей.

5.11 Секвенирование.

Глава 6. Комплексные методики.

6.1 Получение мутантных линий с полностью инактивированным геном.

6.2 Общая схема генетического скрининга.

РЕЗУЛЬТАТЫ.

Глава 1. Исследование токсических свойств полиглутаминового фрагмента хантингтина на дрожжевой модели.

Глава 2. Исследование агрегации полиглутаминового фрагмента хантингтина на дрожжевой модели.

Глава 3. Исследование программируемой клеточной гибели дрожжей, вызванной экспрессией удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина.

3.1 Признаки программируемой клеточной гибели, детектируемые при экспрессии удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина в дрожжах.

3.2 Влияние антиоксидантов на выживаемость и колониеобразующие свойства дрожжей, экспрессирующих удлиненный полиглутаминовый фрагмент хантингтина.

Глава 4. Исследование функции гена YCA1.

4.1 Влияние гена YCA1 на ядерную локализацию агрегатов полиглутаминового фрагмента хантингтина.

4.2 Оценка уровня карбонилированных белков в штаммах, экспрессирующих полиглутаминовый фрагмент.

4.3 Влияние гена YCA1 на выживаемость и колониеобразующую способность клеток, экспрессирующих удлиненный полиглутаминовый фрагмент хантингтина.

4.4 Влияние экспрессии удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина и гена YCA1 на клеточный цикл.

Глава 5. Скрининг генов, вовлеченных в проявление токсичности удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина.

5.1 Описание скрининга.

5.2 Результаты скрининга.

5.3 Анализ полученных мутантов на устойчивость к экспрессии удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина.

Глава 6. Исследование функции гена ASE1.

Глава 7. Исследование функции генов CDH1 и CLB2.

ОБСУЖДЕНИЕ.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование причин токсичности удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина в дрожжах Saccharomyces cerevisiae»

Болезни старения часто непосредственно связаны с деградацией и гибелью нейронов, а также образованием в них амилоидоподобных агрегатов. Например, в основе болезни Альцгеймера (AD) лежит комплекс нарушений в головном мозге, вызванных отложениями амилоидного белка вокруг и внутри нейронов, что происходит совместно с формированием нейрофибриллярных переплетений (Chartier-Harlin, 1991; Hardy, 2002). Болезнь Паркинсона (PD) связывают с мутацией в гене альфа-синуклеина, приводящей к слипанию мутантных белков и образованию цитоплазматических включений (Irizarry, 1998; Weintraub et al., 2008). Аналогично, причиной возникновения болезни Хантингтона (HD) принято считать мутацию, приводящую к увеличению количества полиглутаминовых повторов в белке хантингтине, и, как следствие, образованию амилоидных агрегатов хантингтина в ядре и цитоплазме и деградации нервных клеток (The Huntingtorfs Disease Collaborative Research Group, 1993; Aubeeluck and Wilson, 2008). До сих пор неясно, является ли образование таких агрегатов ключевым фактором, необходимым для развития патологического процесса, или же оно представляет собой клеточный ответ, направленный на противодействие накоплению неправильно собранных белков. В данной работе предпринята попытка ответить на этот вопрос, основываясь на результатах исследования клеток млекопитающих и человека, а также на данных, полученных с использованием дрожжевой модели токсичности полиглутаминовых фрагментов хантингтина человека.

Нейродегенеративные заболевания человека в большинстве случаев сопровождаются признаками программированной клеточной гибели (Okouchi et al., 2007; Bredesen, 2008). Ранее считалось, что явление программируемой клеточной гибели или апоптоза может наблюдаться только у многоклеточных животных или растительных организмов (Bozhkov et al., 2005; Huettenbrenner et al., 2003; Vaux et al., 1996). Однако в последнее время увеличилось количество полностью отсеквенированных геномов различных организмов, и у одноклеточных были обнаружены гомологи многих апоптотических белков (Aravind et al., 1999; Koonin and Aravind, 2002; Галицкий, 2005). Поэтому ученые приходят к выводу, что многие биологические процессы, происходящие в клетках различных организмов, включая программированную клеточную гибель, носят универсальный характер и подчиняются общим законам.

Было показано, что у дрожжей имеют место клеточные события, напоминающие по ряду признаков программированную гибель (Knorre et al., 2005; Longo et al., 2005; Ludovico et al., 2005). В связи с этим использование дрожжей Saccharomyces cerevisiae в качестве модели для изучения заболеваний человека, связанных со старением, имеет большое теоретическое и практическое значение. Ранее для этих целей использовались преимущественно линии клеток млекопитающих, однако использование дрожжей значительно удобнее в экспериментальном плане. Тот факт, что дрожжи Saccharomyces cerevisiae представляют собой эукариотические клетки с коротким жизненным циклом, которые имеют сравнительно небольшой и хорошо охарактеризованный геном и могут быть подвержены сравнительно простым генетическим манипуляциям, делает их уникальной модельной системой для изучения молекулярных основ болезней старения и связанной с этим программируемой клеточной гибели.

Первая дрожжевая модель для изучения патофизиологических эффектов хантингтина была предложена в 2002 году: было показано, что экспрессия N-концевой части удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина человека в дрожжах Saccharomyces cerevisiae приводит к замедлению роста, нарушению клеточного цикла, образованию агрегатов в цитоплазме и ядре (Meriin, 2002). В дальнейшем оказалось, что цитологические последствия экспрессии полиглутаминовых фрагментов в линиях клеток многоклеточных эукариот и в дрожжах Saccharomyces cerevisiae схожи по целому ряду параметров и, помимо всего прочего, приводят к индукции программированной гибели (Sokolov et al., 2006). В настоящее время для изучения молекулярных и биохимических основ явлений, наблюдаемых при связанных со старением нейродегенеративных расстройствах, предлагается использование в качестве модели дрожжевых клеток, находящихся в стационарной фазе роста (Chen, 2005). На такой модели воспроизводятся многие патологические процессы, происходящие при старении и дегенерации нейронов, включая усиление окислительного стресса и ингибирование протеасомного комплекса белков. Сравнительная простота генетических манипуляций позволяет выявить гены, активирующие клеточные механизмы ответа на стрессовые факторы, и использовать полученные результаты для лучшего понимания генной регуляции постмитотического старения нейронов.

Одним из главных преимуществ дрожжевой модели является удобство проведения поиска генов, вовлеченных в развитие патологического процесса, вызванного экспрессией удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина. Перед нами стояла задача выяснить последовательность и взаимосвязь процессов, приводящих к проявлениям токсичности мутантного полиглутаминового фрагмента для дрожжей. Если дрожжи, экспрессирующие фрагмент хантингтина с удлиненным полиглутаминовым доменом, трансформировать транспозонной библиотекой для инактивации случайных участков генов, то можно отобрать и идентифицировать мутантные линии, для которых токсичность этого фрагмента будет проявляться в меньшей степени, чем для контрольного штамма. Определив положение вставки, можно узнать, какие гены вовлечены в патологический процесс и каков вероятный механизм развития токсичности. Проведение такого скрининга и выяснение роли найденных генов в развитии патологии при возникновении болезни Хантингтона были поставлены в качестве основной задачи данной работы. Поскольку клеточные и молекулярные признаки токсичности у дрожжей и нейронов схожи, есть основания полагать, что полученные данные позволят выявить некоторые общие закономерности развития патологии и будут способствовать поиску новых методов лечения болезни Хантингтона.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Биохимия», Бочарова, Наталья Александровна

выводы

1. Токсичность удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина коррелирует с его накоплением в ядре, что говорит в пользу гипотезы об инактивации транскрипционных факторов и других полиглутаминсодержащих ядерных белков.

2. Экспрессия удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина в клетках дрожжей сопровождается признаками программированной клеточной гибели. В тоже время нарушение гена дрожжевой метакаспазы YCA1 влияет на локализацию агрегатов хантингтина и снижает его токсичность для клеток.

3. Добавление антиоксидантов несколько снижает, но не устраняет полностью токсические последствия экспрессии удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина в клетках дрожжей, это свидетельствует о том, что образование активных форм кислорода не является основным вкладом в механизм патогенеза.

4. Идентифицированы гены, предположительно участвующие в регуляции клеточной смерти дрожжей, вызванной экспрессией удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина.

5. Показано, что нарушение генов ASE1, CLB2, а также гиперэкспрессия гена CDH1 снижает токсичность удлиненного полиглутаминового фрагмента хантингтина. Это свидетельствует в пользу того, что в дрожжах агрегаты полиглутаминов токсичны не напрямую, а опосредованно: попытка клетки деградировать агрегаты приводит к перегрузке протеасом, накоплению субстратов АРС-комплекса и, как следствие, патологическим последствиям для клетки.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Sokolov, S., Pozniakovsky, A., Bocharova, N., Knorre, D., Severin, F. (2006) Expression of an expanded polyglutamine domain in yeast causes death with apoptotic markers. Biochim Biophys Acta 1757 (56): 660-666.

2. Кнорре, Д.А., Смирнова, E.A., Бочарова. H.A., Филонов, Н.А., Соколов, С.С., Северин, Ф.Ф. (2006) Поиск регуляторов программируемой клеточной смерти в дрожжах Saccharomyces cerevisiae. Международная конференция "Физико-химическая биология", Новосибирск, Россия, с. 43.

3. Бочарова Н.А. (2007) Дрожжи Saccharomyces cerevisiae как модель для изучения болезни Хантингтона. Материалы XIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», Москва, Россия, с. 21.

4. Бочарова. Н.А. Соколов, С.С., Кнорре, Д.А., Северин, Ф.Ф. (2007) Программированная клеточная гибель дрожжей Saccharomyces cerevisiae, вызванная экспрессией хантингтина человека с удлиненным полиглутаминовым фрагментом. Материалы международной конференции «Рецепция и внутриклеточная сигнализация», Пущино, Россия, с. 169-171.

5. Bocharova, N. Knorre, D., Sokolov, S., Severin, F. (2008) Genetic screening for genes associated with huntingtin expanded polyglutamine domain cytotoxicity in yeast Saccharomyces cerevisiae. Proceeding of £>h International Meeting on Yeast Apoptosis, Leuven, Belgium, p. 82.

6. Кнорре, Д.А., Бочарова, H.A. Ожован, C.M., Соколов, С.С., Северин, Ф.Ф. (2008) Характер распределения нукпеоидов в митохондриях дрожжей Saccharomyces cerevisiae в условиях стресса. IV съезд российского общества биохимиков и молекулярных биологов, Новосибирск, Россия, с. 332.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Бочарова, Наталья Александровна, 2008 год

1. Aubeeluck, A., Wilson, Е. (2008) Huntington's disease: essential background and management. BrJNurs. 17(3):146-51.

2. Anderson, W.F. (1992) Human gene therapy. Science, 256(5058):808-13.

3. Anderson, K.E., Marder, K.S. (2001) An overview of psychiatric symptoms in Huntington's disease. Curr Psychiatry Rep. 3(5):379-88.

4. Anderson, K.E., Marshall, F.J. (2005) Behavioral symptoms associated with Huntington's disease. Adv Neurol. 96:197-208.

5. Andrade, M.A., Bork, P. (1995) HEAT repeats in the Huntington's disease protein. Nat Genet., 11 (2):115-6.

6. Aravind, L., Dixit, V.M., Koonin, E.V. (1999) The domains of death: evolution of the apoptosis machinery. Trends Biochem Sci. 24(2):47-53

7. Arrasate, M., Mitra, S., Schweitzer, E.S., Segal, M.R., Finkbeiner, S. (2004) Inclusion body formation reduces levels of mutant huntingtin and the risk of neuronal death. Nature. 14;431(7010):805-10.

8. Aulia, S., Tang, B.L. (2006) Cdh1-APC/C, cyciin B-Cdc2, and Alzheimer's disease pathology.Biochem Biophys Res Commun 6;339(1):1-6.

9. Backlund, E.O., Granberg, P.O., Hamberger, В., Knutsson, E., Martensson, A., Sedvall, G., Seiger, A., Olson, L. (1985) Transplantation of adrenal medullary tissue to striatum in parkinsonism. First clinical trials. J. Neurosurg. 62(2). 169-173.

10. Baker, D.J., Dawlaty, M.M., Galardy, P., van Deursen, J.M.(2007) Mitotic regulation of the anaphase-promoting complex. Cell Moi Life Sci. 64(5):589-600.

11. Behrends, C. , Langer, C. A., Boteva, R., Bottcher, U. M., Stemp, M. J., Schaffar, G., Rao, В. V., Giese, A., Kretzschmar, H., Siegers, K., Hartl,

12. F. U. (2006) Chaperonin TRiC Promotes the Assembly of polyQ Expansion Proteins into Nontoxic Oligomers Molecular Cell, 23, 887-897

13. Bonelli, R.M., Hofmann, P. (2004) A review of the treatment options for Huntington's disease. Expert Opin Pharmacother. 5(4):767-76.

14. Bonelli, R.M., Hofmann, P. (2007) A systematic review of the treatment studies in Huntington's disease since 1990. Expert Opin Pharmacother. 8(2):141-53.

15. Bonini, N.M. (2002) Chaperoning brain degeneration. Proc Natl Acad Sci USA 99: 16407-11.

16. Boone, C., Bussey, H., Andrews, B.J. (2007) Exploring genetic interactions and networks with yeast. Nat Rev 8: 437-449.

17. Borrell-Pages, M., Zala, D., Humbert, S., Sadou, F. (2006) Huntington's disease: from huntingtin function and dysfunction to therapeutic strategies. Cell Mol Life Sci. 63(22):2642-60

18. Bossy-Wetzel, E., Schwarzenbacher, R., Lipton, S.A. (2004) Molecular pathways to neurodegeneration. Nat Med. Suppl:S2-9.

19. Botstein, D., Chervitz, S.A., Cherry, J.M. (1997) Yeast as a model organism. Science 277:1259-1260.

20. Bozhkov, P.V., Filonova, L.H., Suarez, M.F. (2005)Programmed cell death in plant embryogenesis. Curr Top Dev Biol. 67:135-79.

21. Bredesen, D.E. (2008) Programmed cell death mechanisms in neurological disease. Curr Mol Med. 8(3):173-86.

22. Broggi, G., Franzini, A., Tringali, G., Ferroli, P., Marras, C., Romito, L., Maccagnano, E. (2006) Deep brain stimulation as a functional scalpel. Acta Neurochir Supp\. 99:13-9.

23. Burns, N., Grimwade, В., Ross-Macdonald, P.В., Choi, E.Y., Finberg, K., Roeder, G.S., Snyder, M. (1994) Large-scale analysis of geneexpression, protein localization, and gene disruption in Saccharomyces cerevisiae. Genes Dev.8(9):1087-105.

24. Can, J. , Reed, J.C. (2002). Yeast and apoptosis. Nat Rev Mol Cell Biol, 3, 453-459

25. Cardone, M. (2007) Prospects for gene therapy in inherited neurodegenerative diseases. CurrOpin Neurol. 20(2):151-8.

26. Castro, A., Bernis, C., Vigneron, S., Labbe, J.C., Lorca, T. (2005) The anaphase-promoting complex: a key factor in the regulation of cell cycle. Oncogene. 13;24(3):314-25.

27. Chai, Y., Berke, S.S., Cohen, R.E., Paulson, Н.Ц2004) Poly-ubiquitin binding by the polyglutamine disease protein ataxin-3 links its normal function to protein surveillance pathways. J Biol Chem 279: 3605

28. Chen, Q., Ding, Q., Keller, J.N. (2005) The stationary phase model of aging in yeast for the study of oxidative stress and age-related neurodegeneration. Biogerontology. 6(1 ):1 -13.

29. Cummings, C.J., Mancini, M.A., Antalffy, В., DeFranco, D.B., Orr, H.T., Zoghbi, H.Y. (1998) Chaperone suppression of aggregation and altered subcellular proteasome localization imply protein misfolding in SCA1. Nat Genet 19:148-54

30. Cummings, C.J., Sun, Y., Opal, P., Antalffy, В., Mestril, R., Orr, H.T., Dillmann, W.H., Zoghbi, H.Y. (2001) Overexpression of inducible HSP70 chaperone suppresses neuropathology and improves motor function in SCA1 mice. Hum Mol Genet 10: 1511-8.

31. Davermann, D., Martinez, M., McKoy, J., Patel, N., Averbeck, D., Moore, C.W.(2002) Impaired mitochondrial function protects against free radical-mediated cell death. Free Radic Biol Med. 33(9):1209-20.

32. DiFiglia, M., Sapp, E., Chase, K.O., Davies, S.W., Bates, G.P., Vonsattel, J.P., Aronin, N. (1997) Aggregation of huntingtin in neuronal intranuclear inclusions and dystrophic neurites in brain. Science. 26;277(5334):1990-3.

33. Donahue, J.E., Johanson, C.E. (2008) Apolipoprotein E, amyloid-beta, and blood-brain barrier permeability in Alzheimer disease. J Neuropathol Exp Neurol. 67(4):261 -70.

34. Duehas, A.M., Goold, R., Giunti, P. (2006) Molecular pathogenesis of spinocerebellar ataxias. Brain. 129:1357-70.

35. Duyao, M., Ambrose, C., Myers, R., Novelletto, A., Persichetti, F., Frontali, M., Folstein, S., Ross, C., Franz, M., Abbott, M., et al. (1993) Trinucleotide repeat length instability and age of onset in Huntington's disease. Nat Genet. 4(4):387-92

36. Faber, P.W., Barnes, G.T., Srinidhi, J., Chen, J., Gusella, J.F., MacDonald, M.E. (1998) Huntingtin interacts with a family of WW domain proteins. Hum Mol Genet. 7(9):1463-74

37. Fahrenkrog, В., Sauder, U., Aebi, U. (2004) The S. cerevisiae HtrA-like protein Nma111p is a nuclear serine protease that mediates yeast apoptosis. J Cell Sci. 1 ;117(Pt 1):115-26.

38. Fannjiang, Y., Cheng, W.C., Lee, S.J., Qi, В., Pevsner, J., McCaffery, J.M., Hill, R.B., Basanez, G., Hardwick, J.M. (2004) Mitochondrial fission proteins regulate programmed cell death in yeast. Genes Dev. 15;18(22):2785-97.

39. Feany, M.B., Bender, W.W. (2000) A Drosophila model of Parkinson's disease Nature, 404, 394-398

40. Feigin, A., Eidelberg, D. (2007) Gene transfer therapy for neurodegenerative disorders. Mov Disord. 22(9):1223-8

41. Flower, T.R., Chesnokova, L.S., Froelich, C.A., Dixon, C., Witt, S.N. (2005) Heat shock prevents alpha-synuclein-indused apoptosis in a yeast model of Parkinson's disease. J Mol Biol 351, 1081 -1100

42. Forman, M.S., Trojanowski, J.Q., Lee, V.M. (2004) Neurodegenerative diseases: a decade of discoveries paves the way for therapeutic breakthroughs. Nat Med 10: 1055-1063.

43. Foury, F. (1997) Human genetic diseases: a cross-talk between man and yeast. Gene 195:1-10.

44. Friedman, M.J., Wang, C.E., Li, X.J., Li, S. (2008) Polyglutamine expansion reduces the association of TATA-binding protein with DNA and induces DNA binding-independent neurotoxicity. J Biol Chem. 283(13):8283-90.

45. Frohlich, K.U. and Madeo, F (2001). Apoptosis in yeast a monocellular organism exhibits altruistic behaviour. FEBS Lett, 473, 6-9

46. Gasser, T. (2005) Genetics of Parkinson's disease. Curr Opin Neurol 18:363-369.

47. Gitler, A.D. (2008) Beer and bread to brains and beyond: can yeast cells teach us about neurodegenerative disease? Neurosignals. 16(1):52-62.

48. Gokhale,K.C.,Newnam, G.P.,Sherman, M. Y.,Chernoff, Y. O. (2005) Modulation of Prion-dependent Polyglutamine Aggregation and Toxicity by Chaperone Proteins in the Yeast Model J Biol Chem 280, 24, 2280922818

49. Haass, С., De Strooper, В. (1999) The presenilins in Alzheimer's disease -proteolysis holds the key. Science. 286(5441 ):916-9.

50. Hardy, J.A.,and Higgins, G.A. (1992) Alzheimer's disease: the amyloid cascade hypothesis. (1992) Science. 256(5054):184-5.

51. Hardy, J. and Selkoe, D.J. (2002) The amyloid hypotesis of Alzheimer's disease: progress and problems on the road to therapeutics. Science, 297, 353-356

52. Harjes, P., Wanker, E.E. (2003) The hunt for huntingtin function: interaction partners tell many different stories. Trends Biochem Sci. 28(8):425-33.

53. Helmlinger, D., Hardy, S., Sasorith, S., Klein, F., Robert, F., Weber, C., et al. (2004) Ataxin-7 is a subunit of GCN5 histone acetyltransferase-containing complexes. Hum Mol Genet 13:1257-65.

54. Hersch, S.M., Ferrante, R.J. (2004) Translating therapies for Huntington's disease from genetic animal models to clinical trials. NeuroRx. 1 (3):298-306.

55. Honti, V., Vecsei, L. (2005) Genetic and molecular aspects of spinocerebellar ataxias. Neuropsychiatr Dis Treat. 1(2): 125-33.

56. Horellou, P., Mallet, J. (1997) Gene therapy for Parkinson's disease. Mol Neurobiol. 15(2):241-56.

57. Huettenbrenner, S., Maier, S., Leisser, C., Polgar, D., Strasser, S., Grusch, M., Krupitza, G. (2003) The evolution of cell death programs as prerequisites of multicellularity. Mutat Res. 543(3) :235-49

58. Inoue, H., Nojima, H., Okayama, H. (1990) High efficiency transformation of Escherichia coli with plasmids. Gene. 96(1):23-8.

59. Jiang, H., Poirier, M.A., Liang, Y., Pei, Z., Weiskittel, C.E., Smith, W.W., DeFranco, D.B., Ross, C.A. (2006) Depletion of СВР is directly linked with cellular toxicity caused by mutant huntingtin. Neurobiol Dis. 23(3):543-51.

60. Jones, L.L., Oudega, M„ Bunge, M.B., Tuszynski, M.H. (2001) Neurotrophic factors, cellular bridges and gene therapy for spinal cord injury. J Physiol. 15;533(Pt 1):83-9.

61. Jung, J., Bonini, N. CREB-binding protein modulates repeat instability in a Drosophila model for polyQ disease. (2007) Science. 315(5820) :1857-9.

62. Kang, U.J. (1998) Potential of gene therapy for Parkinson's disease: neurobiologic issues and new developments in gene transfer methodologies. Mov Disord. 13 Suppl 1:59-72.

63. Kitada, Т., Asakawa, S., Hattori, N., Matsumine, H., Yamamura, Y., Minoshima, S., Yokochi, M., Mizuno, Y., Shimizu, N. (1998) Mutations in the parkin gene cause autosomal recessive juvenile parkinsonism. Nature. 9;392(6676):605-8.

64. Klafki, H.W., Staufenbiel, M., Kornhuber, J., Wiltfang, J. (2006) Therapeutic approaches to Alzheimer's disease. Brain. 129(Pt 11):2840-55.

65. Knorre, D.A., Smirnova, E.A., Severin, F.F. (2005) Natural conditions inducing programmed cell death in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Biochemistry. 70(2):264-6.

66. Koonin, E.V., Aravind, L. (2002) Origin and evolution of eukaryotic apoptosis: the bacterial connection. Cell Death Differ. 9(4):394-404

67. Korshunov, S.S., Skulachev, V.P., Starkov, A.A.(1997) High protonic potential actuates a mechanism of production of reactive oxygen species in mitochondria. FEBS Lett. 416(1):15-8.

68. Kryndushkin, D.S., Alexandrov, I.M., Ter-Avanesyan, M.D., Kushnirov, V.V. (2003) Yeast PSI+. prion aggregates are formed by small Sup35 polymers fragmented by Hsp104. J Biol Chem. 278(49):49636-43.

69. Kushnirov, V.V. (2000) Rapid and reliable protein extraction from yeast. Yeast. 16(9):857-60.

70. Landles, C., Bates, G.P. (2004). Huntingtin and the molecular pathogenesis of Huntington's disease. Fourth in molecular medicine review series. EMBO 5(10): 958-963.

71. Lanska, D.J. George Huntington (1850-1916) and hereditary chorea. (2000) J. Hist. Neurosci. (1): 76-89

72. Laun, P., Pichova, A., Madeo, F., Fuchs, J., Ellinger, A., Kohlwein, S., Dawes, I., Frohlich, K.U. and Breitenbach, M. (2001) Aged mother cells of Saccharomyces cereviciae show markers of oxidative stress and apoptosis. Mol. Microbiol. 5, 1166-1173

73. Lee, R.E., Puente, L.G., Kaern, M., Megeney, L.A. (2008) A non-death role of the yeast metacaspase: Ycalp alters cell cycle dynamics. PLoS ONE. 3(8):2956

74. Levine, R.L., Williams, J.A., Stadtman, E.R., Shaster, E. (1994) Carbonyl assays for determination of oxidatively modified proteins. Methods Enzymol 233, 346-57

75. Li, F., Macfarlan, Т., Pittman, R.N., Chakravarti, D. (2002) Ataxin-3 is a histone-binding protein with two independent transcriptional corepressor activities. J Biol Chem 277: 45004-12.

76. Li, S.H., Li, X.J. (2004) Huntingtin-protein interactions and the pathogenesis of Huntington's disease. Trends Genet 20(3): 146-54.

77. Li, W., Sun, L., Liang, Q., Wang, J., Mo, W., Zhou, B. (2006) Yeast AMID homologue Ndilp displays respiration-restricted apoptotic activity and is involved in chronological aging. Mol Biol Cell. 17(4):1802-11.

78. Lipinski, M.M., Yuan, J. (2004) Mechanisms of cell death in polyglutamine expansion diseases. Curr Opin Pharmacol 4: 85-90.

79. Longo, V.D., Mitteldorf, J., Skulachev, V.P. (2005) Programmed and altruistic ageing. Nat Rev Genet. 6(11 ):866-72.

80. Lovestone, S., Reynolds, C.H. (1997) The phosphorylation of tau: a critical stage in neurodevelopment and neurodegenerative processes. Neuroscience. 78(2):309-24.

81. Ludovico, P., Sousa, M.J., Silva, M.T., Leao, C., Corte-Real, M. (2001) Saccharomyces cerevisiae commits to a programmed cell death process in response to acetic acid. Microbiology. 147(Pt 9):2409-15.

82. Ludovico, P., Rodrigues, F., Almeida, A., Silva, M.T., Barrientos, A., Corte-Real, M. (2002) Cytochrome с release and mitochondria involvement in programmed cell death induced by acetic acid in Saccharomyces cerevisiae. Mol Biol Cell. 13(8):2598-606.

83. Ludovico, P., Madeo, F., Silva, M. (2005) Yeast programmed cell death: an intricate puzzle. IUBMB Life. 57(3):129-35.

84. Madeo, F., Herker, E., Maldener, C., Wissing, S., Lachelt, S., Herlan, M., Fehr, M., Lauber, K., Sigrist, S. J., Wesselborg, S., Frohlich, K.U.2002) A caspase-related protease regulates apoptosis in yeast. Mol Cell 9, 911-917

85. Masliah E. (2008) Neuropathology: Alzheimer's in real time. Nature. 7;451 (7179):638-9.

86. Mata, I.F., Lockhart, P.J., Farrer, M.J.(2004) Parkin genetics: one model for Parkinson's disease. Hum Mol Genet 13:R127-R133

87. Mattson, M.P., Chan, S.L., Duan, W. (2002) Modification of brain aging and neurodegenerative disorders by genes, diet, and behavior. Physiol Rev. 82(3):637-72.

88. McCampbell, A., Taylor, J.P., Taye, A.A., Robitschek, J., Li, M., Walcott, J., Merry, D., Chai, Y., Paulson, H., Sobue, G., Fischbeck, K.H. (2000) CREB-binding protein sequestration by expanded polyglutamine. Hum Mol Genet. 9(14):2197-202.

89. Mclvor, R.S. (1999) Gene therapy of genetic diseases and cancer. Pediatr Transplant. 3 Suppl 1:116-21.

90. Melone, M.A., Jori, F.P., Peluso, G. (2005) Huntington's disease: new frontiers for molecular and cell therapy. Curr Drug Targets. 6(1 ):43-56.

91. Meriin, А.В., Zhang, X., He, X., Newnam, G.P., Chernoff, Y.O., Sherman, M.Y. (2002) Huntington toxicity in yeast model depends on polyglutamine aggregation mediated by a prion-like protein Rnq1. J Cell Biol. 10;157(6):997-1004.

92. Meriin, А. В., Zhang, X., Miliaras, N. В., Kazantsev, A., Chernoff,Y. O., McCaffery, J. M., Wendland, В., and Sherman, M. Y. (2003) Aggregation of expanded polyglutamine domain in yeast leads to defects in endocytosis. Mol. Cell Biol. 23, 7554-7565

93. Meriin, A.B., Zhang, X., Alexandrov, I. M., Salnikova, A. B. , Ter-Avanesian, M. D. , Chernoff, Y. O. , Sherman, M. Y. (2007) Endocytosis machinery is involved in aggregation of proteins with expanded polyglutamine domains The FASEB Journal 21, 1-12

94. Mochizuki, H., Mizuno, Y. (2003) Gene therapy for Parkinson's disease. J Neural Transm Suppl (65):205-213

95. Montoya, A., Price, B.H., Menear, M., Lepage, M. (2006) Brain imaging and cognitive dysfunctions in Huntington's disease. J Psychiatry Neurosci. 31 (1) :21 -9.

96. Myers, R.H. (2004) Huntington's disease genetics. NeuroRx. 1 (2):255-62.

97. Nicastro, G., Menon, R.P., Masino, L., Knowles, P.P., McDonald, N.Q., Pastore, A. (2005) The solution structure of the Josephin domain of ataxin-3: structural determinants for molecular recognition. Proc Natl Acad Sci USA 102: 10493-8.

98. Okouchi, M., Ekshyyan, O., Maracine, M., Aw, T.Y. (2007) Neuronal apoptosis in neurodegeneration. Antioxid Redox Signal. 9(8):1059-96.

99. Outeiro, T.F., Giorgini, F. (2006) Yeast as a drug discovery platform in Huntington's and Parkinson's diseases. Biotechnol J. 1(3):258-69

100. Outeiro, T.F., Lindquist, S. (2003) Yeast cells provide insight into alpha-synuclein biology and pathobiology, Science 302 ,1772-1775

101. Park, Y., Hong, S., Kim, S.J., Kang, S. (2005) Proteasome function is inhibited by polyglutamine-expanded ataxin-1, the SCA1 gene product. Mol Cells 19: 23-30.

102. Pozniakovsky, A.I., Knorre, D.A., Markova, O.V., Hyman, A.A., Skulachev, V.P., Severin, F.F. (2005) Role of mitochondria in the pheromone- and amiodarone-induced programmed death of yeast. J Cell Biol 168:257-269

103. Purdon, S.E., Mohr, E., Ilivitsky, V., Jones, B.D. (1994) Huntington's disease: pathogenesis, diagnosis and treatment. J Psychiatry Neurosci. 19(5):359-67.

104. Radad, K., Gille, G., Rausch, W.D.(2005) Short review on dopamine agonists: insight into clinical and research studies relevant to Parkinson's disease. Pharmacol Rep. 57(6):701-12.

105. Ramaswamy, S., Shannon, K.M., Kordower, J.H. (2007) Huntington's disease: pathological mechanisms and therapeutic strategies. Cell Transplant 16(3):301-12.

106. Ranen, N.G., Stine, C.O., Abbott, M.H., Sherr, M., Codori, A.M., Franz, M.L. et al. Anticipation and instability of IT-15 (CAG)n repeats in parent-offspring pairs with Huntington's disease. Am J Hum Genet 57:593602

107. Ribeiro, G.F., Corte-Real, M., Johansson, B. (2006) Characterization of DNA damage in yeast apoptosis induced by hydrogen peroxide, acetic acid, and hyperosmotic shock. Mol Biol Cell. 17(10):4584-91.

108. Riley, В. E., Orr, H.T. (2006) Polyglutamine neurodegenerative diseases and regulation of transcription: assembling the puzzle. Genes Dev. 15; 20(16):: 2183-92

109. Rose, M.R., Archer, M.A. (1996) Genetic analysis of mechanisms of aging.

110. Curr Opin Genet Dev. 6(3):366-70.

111. Ross, C.A., Pickart, C.M. (2004) The ubiquitin-proteasome pathway in Parkinson's disease and other neurodegenerative diseases. Trends Cell Biol. 14(12):703-11.

112. Ross, C.A., Poirier, M.A. (2004) Protein aggregation and neurodegenerative disease. Nat Med. 10 Suppl: S10-7

113. Rubinsztein, D.C., and Carmichael, J. (2003) Proposed mechanisms of toxicity of the Huntington's disease (HD) gene and potential therapeutic targets. Expert Reviews in Molecular Medicine: 5; 22

114. Huntington disease (HD) gene reveals HD cases with 36 repeats and apparently normal elderly individuals with 36-39 repeats. Am J Hum Genet. 59(1 ):16-22.

115. Schapira, A.H. (2005) Present and future drug treatment for Parkinson's disease. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 76(11 ):1472-8.

116. Seifert, H.S., Chen, E.Y., So, M., Heffron, F. (1986) Shuttle mutagenesis: a method of transposon mutagenesis for Saccharomyces cerevisiae. Proc Natl Acad Sci USA. 83(3):735-9.

117. Selkoe, D.J., Wolfe, M.S. (2007) Presenilin: running with scissors in the membrane. Cell. 19;131(2):215-21.

118. Severin, F. F., Hyman, A. A. (2002). Pheromone induces programmed cell death in S. cerevisiae. Curr. Biol. 12: 233-235.

119. Severin, F.F., Meer, M.V., Smirnova, E.A., Knorre, D.A., Skulachev, V.P. (2008) Natural causes of programmed death of yeast Saccharomyces cerevisiae. Biochim Biophys Acta. 1783(7):1350-3.

120. Shao, J., Diamond, M.I. (2007) Polyglutamine diseases: emerging concepts in pathogenesis and therapy. Hum Mol Genet. 15;16 Spec No. 2:R115-23.

121. Shastry, B.S. (2001) Parkinson disease: etiology, pathogenesis and future of gene therapy. Neurosci Res. 41 (1 ):5-12.

122. Shimohata, Т., Nakajima, Т., Yamada, M., Uchida, Т., Onodera, O., Naruse, S., et al. (2000) Expanded polyglutamine stretches interact with TAFII130, interfering with CREB-dependent transcription. Nat Genet 26: 29-36.

123. Shults, C.W. (2005) Antioxidants as therapy for Parkinson's disease. Antioxid Redox Signal. 7(5-6):694-700.

124. Skulachev, V.P. (1996) Role of uncoupled and non-coupled oxidations in maintenance of safely low levels of oxygen and its one-electron reductants. Q Rev Biophys. 29(2):169-202.

125. Snyder, E.Y., Park, K.I., Flax, J.D., Liu, S., Rosario, C.M., Yandava, B.D., Aurora, S. (1997) Potential of neural "stem-like" cells for gene therapy and repair of the degenerating central nervous system. Adv Neurol. 72:121-32.

126. Sokolov, S., Pozniakovsky, A., Bocharova, N., Knorre, D., Severin, F. (2006) Expression of an expanded polyglutamine domain in yeast causes death with apoptotic markers. Biochim Biophys Acta 1757(5-6):660-6

127. Solomon, P.R., Murphy, C.A. (2008) Early diagnosis and treatment of Alzheimer's disease. Expert Rev Neurother. 8(5):769-80.

128. Stegmiiller, J., Konishi, Y., Huynh, M.A., Yuan, Z., Dibacco, S., Bonni, A. (2006) Cell-intrinsic regulation of axonal morphogenesis by the Cdh1-APC target SnoN. Neuron. 4;50(3):389-400.

129. Steinmetz, L.M., Scharfe, C., Deutschbauer, A.M., Mokranjac, D., Herman, Z.S., Jones, Т., Chu, A.M., Giaever, G., Prokisch, H., Oefner, P.J., Davis, R.W. (2002) Systematic screen for human disease genes in yeast. Nat Genet 31: 400-404.

130. Stevanin, G., Fujigasaki, H., Lebre, A.S., Camuzat, A., Jeannequin, C., Dode, C., Takahashi, J., San, C., Bellance, R., Brice, A.,

131. Durr, A. (2003) Huntington's disease-like phenotype due to trinucleotide repeat expansions in the TBP and JPH3 genes. Brain. 126:1599-603.

132. Suh, Y.H., Checler, F. (2002) Amyloid precursor protein, presenilins, and alpha-synuclein: molecular pathogenesis and pharmacological applications in Alzheimer's disease. Pharmacol Rev. 54(3):469-525.

133. Szentirmai, O., Carter, B.S. (2004) Genetic and cellular therapies for cerebral infarction. Neurosurgery. 55(2):283-6

134. Tam, S., Geller, R., Spiess, C., Frydman, J. (2006) The chaperonin TRiC controls polyglutamine aggregation and toxicity through subunit-specific interactions. Nature Cell Biol 8; 10, 1155-1162

135. Taylor, J.P., Hardy, J., and Fischbeck, K. N. (2002) Toxic proteins in neurodegenerative disease. Science, 296, 1991-1995

136. The Huntington's Disease Collaborative Research Group. (1993) A novel gene containing a trinucleotide repeat that is expanded and unstable on Huntington's disease chromosomes. Cell. 72:971-983

137. Tissenbaum, H. and Guarente, L. (2002) Model organisms as a guide to mammalian ageing. Dev. Cell 1, 9-19

138. Trojanowski, J. Q., Lee, V. M. (1998) Aggregation of neurofilament and alpha-synuclein proteins in Lewy bodies: implications for the pathogenesis of Parkinson disease and Lewy body dementia. Arch Neurol 55(2):151-2.

139. Vaux, D.L., Strasser, A. (1996)The molecular biology of apoptosis. Proc Natl Acad Sci USA. 93(6):2239-44

140. Velier, J., Kim, M., Schwarz, C., Kim, T.W., Sapp, E., Chase, K., Aronin, N., DiFiglia, M. (1998) Wild-type and mutant huntingtins function in vesicle trafficking in the secretory and endocytic pathways. Exp Neurol., 152(1):34-40

141. Verdile, G., Gandy, S.E., Martins, R.N. (2007) The role of presenilin and its interacting proteins in the biogenesis of Alzheimer's beta amyloid. Neurochem Res. 32(4-5):609-23.

142. Villa, A., Navarro, В., Martinez-Serrano, A. (2002) Genetic perpetuation of in vitro expanded human neural stem cells: cellular properties and therapeutic potential. Brain Res Bull. 57(6):789-94.

143. Vincent, I., Jicha, G., Rosado, M., Dickson, D.W. (1997) Aberrant expression of mitotic cdc2/cyclin B1 kinase in degenerating neurons of Alzheimer's disease brain, J. Neurosci. 17, 3588-3598

144. Walter, D., Wissing, S., Madeo, F., Fahrenkrog, B. (2006) The inhibitor-of-apoptosis protein Birlp protects against apoptosis in S. cerevisiae and is a substrate for the yeast homologue of Omi/HtrA2. J Cell Sci. 1;119:1843-51.

145. Watkins, W., Bamshad, M., Jorde, L., (1995) Population genetics of trinusleotide repeate polymorphisms Hum. Mol. Genet 4, 1485-1491

146. Weintraub, D., Cornelia, C.L., Horn, S. (2008) Parkinson's disease: Pathophysiology, symptoms, burden, diagnosis, and assessment. Am J Manag Care. 14(2 Suppl):S40-8.

147. Wellingtonand,C.L.,Hayden,M.R. (2000) Caspases and neurodegeneration: on the cutting edge of new therapeutic approaches, Clin. Genet. 57, 1-10.

148. Wickner, S., Maurizi, M.R., Gottesman, S. (1999) Posttranslational quality control: folding, refolding, and degrading proteins. Science. 3;286(5446):1888-93.

149. Winklhofer, K.F., Tatzelt, J. (2006) The role of chaperones in Parkinson's disease and prion diseases. Handb Exp Pharmacol. 172:22158.

150. Witt, S.N., Flower, T.R. (2006) alpha-Synuclein, oxidative stress and apoptosis from the perspective of a yeast model of Parkinson's disease. FEMS Yeast Res. 6(8):1107-16.

151. Young, A. B. (2003) Huntingtin in health and disease. J Clin Invest. 111(3):299-302

152. Zhang, S., Xu, L., Lee, J., Xu, T. (2002) Drosophila atrophin homolog functions as a transcriptional corepressor in multiple developmental processes. Cell 108: 45-56.

153. Вишневская, А.Б., Кушниров В.В., Тер-Аванесян М.Д. (2007) Нейродегенеративные амилоидозы: дрожжевая модель. Молекулярная биология, 41: 346-54

154. Галицкий В.А. (2005) Происхождение эукариотических клеток и апоптоз. Цитология, 47(2):103-20.

155. Гордеева А.В., Лабас А.Ю., Звягильская Р.А. (2004) Апоптоз одноклеточных организмов: механизмы и эволюция. Биохимия 69(10):1301 -1313

156. Кутуев И.А., Фатхписламова Р.И., Хидиятова И.М., Хуснутдинова Э.К. (2003) Анализ полиморфных локусов гена хореи Гентингтона у народов Вол го-Уральского региона. Молекулярная биология, 37(6): 961-970

157. Отеллин В.А. (1999) Морфологическое обоснование применения метода нейротрансплантации в клинике. Вопросы нейрохирургии, 4, 45-49

158. Угрюмов, М.В., Ермаков, А.С., Попов, А.П., Жданов, Р.И. (2000) Генная и генно-клеточная терапия и нейродегенеративные заболевания. Вопросы медицинской химии, 46, 94-97