Пресс-центр / новости / Наука /

Научные достижения ИБХ РАН в 2015 году

Ниже приведены краткие аннотации научных достижений ИБХ РАН 2015 года, которые были представлены в ОБН РАН как лучшие достижения Института.

отчёт, достижения ИБХ

Григоров Артем

  Лаборатория биокатализаУстановлен молекулярный механизм убиквитин-независимого протеолиза основного белка миелина и патологическая роль этого процесса при аутоиммунных заболеваниях

Подробно разрешен молекулярный механизм убиквитин-независимого протеолиза основного белка миелина (MBP) иммунопротеасомой и патологическая роль этого процесса при аутоиммунной димиелинизации. 

  1. Belogurov A Jr, Kuzina E, Kudriaeva A, Kononikhin A, Kovalchuk S, Surina Y, Smirnov I, Lomakin Y, Bacheva A, Stepanov A, Karpova Y, Lyupina Y, Kharybin O, Melamed D, Ponomarenko N, Sharova N, Nikolaev E, Gabibov A. Ubiquitin-independent proteosomal degradation of myelin basic protein contributes to development of neurodegenerative autoimmunity. FASEB J. 2015 May;29(5):1901-13. doi: 10.1096/fj.14-259333. Epub 2015 Jan 29

 

Группа синтеза природных соединенийОпределен механизм биолюминесценции сибирского почвенного червя Fridericia heliota

Установлена структура оксилюциферина – продукта окислительного декарбоксилирования люциферина сибирского почвенного червя Fridericia heliota под действием кислорода в присутствии люциферазы. Определен механизм этого ранее не изученного вида биолюминесценции: он включает стадию активации карбоксильной группы лизина с образованием промежуточного аденилата, циклизацию в оксетанон и распад до возбужденной молекулы оксилюциферина.

 

  1. Dubinnyi MA, Kaskova ZM, Rodionova NS, Baranov MS, Gorokhovatsky AY, Kotlobay A, Solntsev KM, Tsarkova AS, Petushkov VN, Yampolsky IV. Novel mechanism of bioluminescence: oxidative decarboxylation of Fridericia luciferin. Angewandte Chemie International Edition, 2015, 54, 7065–7067

 

Лаборатория биофотоникиВпервые разработан метод определения активности нонсенс-опосредованной деградации мРНК в единичных живых клетках с помощью флуоресцентных белков

Флуоресцентный репортер активности NMD делает возможным количественную оценку активности NMD на уровне единичных живых клеток, что не достигается ни одним из других известных методов. Обнаружены сильные различия активности NMD между линиями клеток млекопитающих. Впервые обнаружено явление существенной гетерогенности NMD внутри одной линии (например, HEK293, Jurkat, HaCaT), с выявлением субпопуляций клеток с высокой и низкой активностью NMD.

Флуоресцентная микроскопия (А) и проточная цитофлуориметрия (В) клеток НЕК293, экспрессирующих репортер NMD. Сигнал зеленого флуоресцентного белка чувствителен к NMD в конструкции pNMD+ и нечувствителен к NMD в конструкции pNMD-. Сигнал красного флуоресцентного белка используется для нормирования на уровень экспрессии. Разница в соотношении зеленого и красного сигналов в образцах pNMD и pNMD- является мерой активности NMD. Метод позволяет выявлять гетерогенность активности NMD (В, левая панель).

  1. Pereverzev A.P., Gurskaya N.G., Ermakova G.V., Kudryavtseva E.I., Markina N.M., Kotlobay A.A., Lukyanov S.A., Zaraisky A.G., Lukyanov K.A. Method for quantitative analysis of nonsense-mediated mRNA decay at the single cell level. Sci. Rep. 2015, 5, 7729. (IF=5.578)
  2. Mishin A.S., Belousov V.V., Solntsev K.M., Lukyanov K.A. Novel uses of fluorescent proteins. Curr. Opin. Chem. Biol. 2015, 27, 1-9. (IF=6.813)
  3. Переверзев А.П., Матлашов М.Е., Староверов Д.Б., Лукьянов К.А., Гурская Н.Г. Различия активности нонсенс-опосредованной деградации мРНК в линиях клеток млекопитающих, выявленные с помощью флуоресцентного репортера. Биоорган. химия 2015, 41, 587–591. (IF=0.535)
  4. Gurskaya N.G., Pereverzev A.P., Staroverov D.B., Markina N.M., Lukyanov K.A. Analysis of nonsense-mediated mRNA decay at the single cell level using two fluorescent proteins. Methods Enzymol. In press. (IF=2.088)

 

Лаборатория моделирования биомолекулярных системМетодом молекулярного моделирования получены новые данные о роли липидов в функционировании мембранных белковых рецепторов

  Димеризация трансмембранных (ТМ) альфа-спиралей — важнейший процесс, определяющий функционирование широкого класса мембранных белков, в частности, рецепторных тирозинкиназ. Молекулярные аспекты механизма ассоциации спиральных доменов в липидном окружении до сих пор остаются неясными. Так, до последнего времени роль мембраны в процессе димеризации рассматривалась лишь поверхностно. В Лаборатории моделирования биомолекулярных систем провели компьютерное исследование структурно-динамических параметров липидного бислоя вблизи мономеров и димеров гликофорина А человека, который является характерной моделью для изучения димеризации ТМ доменов, двух его мутантных форм и двух модельных пептидов. С помощью метода молекулярной динамики были оценены неоднородности в распределении средней плотности липидов. Показано, что даже одиночные спирали вызывают формирование стабильных во времени неоднородностей распределения липидов в гидрофобной области бислоя. При димеризации белка картина усложняется, т.к. ацильные цепи липидов заполняют все неровности поверхности формирующегося димера. Расчёты вкладов различных типов взаимодействий в свободную энергию ассоциации показали, что именно взаимодействие ТМ доменов с липидным окружением вносит наибольший вклад. Таким образом, димеризация ТМ спиралей имеет энтропийную природу и во многом определяется способностью белка связывать липиды на своей поверхности. Впервые получены аргументы в пользу гипотезы об определяющей роли мембраны в процессах олигомеризации ТМ спиралей белков.

 

  1. Kuznetsov A.S., Polyansky A.A., Fleck M., Volynsky P.E., Efremov R.G. The Adaptable Lipid Matrix Promotes Protein‐Protein Association In Membranes. (2015) Journal of Chemical Theory & Computation v. 11(9), 4415–4426.
  2. Zhang L., Polyansky A., Buck M. Modeling Transmembrane Domain Dimers/Trimers of Plexin Receptors: Implications for Mechanisms of Signal Transmission across the Membrane. (2015) PLoS ONE 10(4), e0121513
  3. Кузнецов А.С., Волынский П.Е., Ефремов Р.Г. Роль липидного окружения в процессе димеризации трансмембранных доменов гликофорина А. (2015) Acta Naturae Т. 7 № 4 (27), 135‐140  

 

Лаборатория молекулярной иммунологииСконструирован новый адресный бифункциональный рекомбинантный белок для селективной элиминации опухолевых клеток

Сконструирован новый адресный бифункциональный рекомбинантный белок, предназначенный для селективной элиминации опухолевых клеток с повышенной экспрессией онкомаркера HER2. В экспериментах in vivo и in vitro продемонстрирована его высокая эффективность и селективность действия.

  1. T. Zdobnova, S. Deyev et al. A Novel Far‐Red Fluorescent Xenograft Model of Ovarian Carcinoma For Preclinical Evaluation of HER2‐targeted Immunotoxins. Oncotarget. 2015. IF6.63;
  2. Guller A.E., S. Deyev et al. Nano Research. 2015. IF 7,0;
  3. Generalova AN, Deyev et al. Nanoscale. 2015. IF 7,394

 

Лаборатория молекулярных основ эмбриогенезаВыявлен ген, играющий ключевую роль в регенерации тканей у рыбы Danio rerio

На модели регенерации хвостового плавника рыбы Danio rerio впервые установлено, что секретируемый белок Ag1 необходим для регенерации. Показано, что ампутация хвостового плавника индуцирует быструю активацию экспрессии гена этого белка в клетках раневого эпителия. Вместе с тем, ингибирование трансляции мРНК Ag1 вызывает замедление регенерации. Результаты этой работы важны потому, что ген Ag1 имеется только у низших, хорошо регенерирующих позвоночных, включая рыб и амфибий, но отсутствует у высших позвоночных, не способных к эффективной регенерации конечностей. Полученные данные свидетельствуют о том, что снижение потенциальной возможности регенерации у высших позвоночных, в том числе у человека, может объясняться исчезновением у них некоторых генов, важных для регенерации, в частности, гена Ag1.

 

  1. Ivanova A.S., Shandarin I.N., Ermakova G.V., Minin A.A., Tereshina M.B., Zaraisky A.G. The secreted factor Ag1 missing in higher vertebrates regulates fins regeneration in Danio rerio. Scientific Reports, 2015,  5:8123, 1-8.
  2. Шандарин И. Н., Иванова, А.С., Минин А.А., Терешина М.Б., Зарайский А.Г. Ген Ag1 необходим для регенерации плавников у рыбы Danio rerio. Биоорганическая химия, 2015, 41, № 4, с. 427–431

 

Отдел молекулярной нейробиологииОтдел биоинженерииЛаборатория оптической микроскопии и спектроскопии биомолекулНовый подход поиска новых лигандов калиевых каналов

Разработан новый подход для поиска новых лигандов калиевых каналов в природных ядах. С применением этого метода из яда скорпиона Mesobuthus eupeus были получены пять новых высокоаффинных пептидных блокаторов калиевого канала

Предложенный подход является универсальным и эффективным инструментом для направленного поиска блокаторов калиевых каналов в природных ядах.

  1. Kuzmenkov et al., J. Biol. Chem., 2015, 290(19): 12195-12209

 

Лаборатория молекулярной токсинологииВыявлен новый механизм действия нейротоксинов ядов змей  

Впервые установлено, что нейртоксины ядов змей и альфа-конотоксин ингибируют токи, индуцируемые гамма-аминомасляной кислотой в GABA(A) рецепторах, гетерологически экспрессированных в ооцитах Xenopus. Степень ингибирования зависит как от природы нейротоксина, так и от субъединичного состава рецептора. При этом наибольшей ингибирующей активностью обладает a-кобратоксин Naja kaouthia. Ингибирование имеет смешанный конкурентный и неконкурентный характер. Центральная полипептидная петля a-кобратоксина играет главную роль во взаимодействии токсина с GABA(A) рецептором.

 

  1. Kudryavtsev DS, Shelukhina IV, Son LV, Ojomoko LO, Kryukova EV, Lyukmanova EN, Zhmak MN, Dolgikh DA, Ivanov IA, Kasheverov IE, Starkov VG, Ramerstorfer J, Sieghart W, Tsetlin VI, Utkin YN. Neurotoxins from Snake Venoms and α-Conotoxin ImI Inhibit Functionally Active Ionotropic γ-Aminobutyric Acid (GABA) Receptors. J Biol Chem. 2015, 290(37), 22747-22758

28 декабря 2015 года