Пресс-центр / новости / Наука /

Научные достижения ИБХ РАН в 2019 году

На заседании Ученого Совета ИБХ РАН 25 декабря 2019 г. были представлены результаты научной деятельности подразделений Института за 2019 год. Вашему вниманию предлагается презентация директора А.Г. Габибова, а также список всех достижений, поданных подразделениями.

отчёт, достижения ИБХ

Гончарук Сергей

Итоговая презентация директора Института А.Г. Габибова

  • Скачать в формате PDF
  • Скачать в формате PPTX
  • Уважаемые коллеги, публикационная активность отделов и лабораторий представлена на 30 декабря 2019г. Так как статьи за 2019 год ещё будут появляться в 2020 году, то напоминаем, что актуальная статистика всегда доступна на сайте.

Отдел пептидно-белковых технологий

Лаборатория биокатализа (Габибов А.Г.)

Персонифицированная терапия Т-клеточных лимфом и лейкозов

Для создания персонифицированной адоптивной иммунотерапии у пациентов с диагнозами лейкемия и лимфома были изолированы опухолевые Т-клетки. После определения нуклеотидных последовательностей, кодирующих гены CDR3 вариабельных доменов TCR, методом фагового дисплея были идентифицированы одноцепочечные антитела специфичные к CDR3 участкам TCR злокачественных Т-клеток. На основе идентифицированных опухоль-специфических scFv-CDR3 были получены химерные антигенные рецепторы. Т клетки, модифицированные данными персонифицированными CAR, эффективно элиминировали раковые Т-клетки in vitro, ex vivo и in vivo.

  1. Huang J, Stepanov A, Li J, Jones T, Grande G, Douthit L, Xie J, Chen D, Wu X, Michael M, Xiao C, Zhao J, Xie X, Xie J, Chen X, Fu G, Gabibov A, Tzeng CM 2019 Unique CDR3 epitope targeting by CAR-T cells is a viable approach for treating T-cell malignancies. Leukemia 33 (9) 2315–2319

Лаборатория биокатализа (Габибов А.Г.)

Протективный для рассеянного склероза аллель HLA-DRB1*01:01 различает кинетически миелиновые и чужеродные антигенные пептиды

В результате генетического анализа тысячи больных рассеянным склерозом (РС) и здоровых доноров русской принадлежности было выявлено, что носительство групп аллелей HLA-DRB1*15 и HLA-DRB1*03 связано с риском РС, в то время как носительство групп аллелей HLA-DRB1*01 и HLA-DRB1*11 является протективным. Рекомбинантный HLA-DRB1*01:01 способен с довольно высокой аффинностью распознавать фрагменты основного белка миелина (MBP), одного из аутоантигенов при РС, однако при сравнении кинетических параметров загрузки пептидов MBP и вирусного HA на HLA-DRB1*01:01, катализируемой HLA-DM, была показана значительно более низкая скорость обмена CLIP на пептиды MBP. Мы предполагаем, что наблюдаемые протективные свойства группы аллелей HLA-DRB1*01 могут быть непосредственно связаны со способностью HLA-DRB1*01:01 кинетически различать пептиды экзогенной и эндогенной природы.

  1. Mamedov AE, Vorob039eva NE, Zakharova MY, Kiselev IS, Bashinskaya V, Baulina NM, Boyko A, Favorov AV, Kulakova OG, Smirnov IV, Sykulev Y, Favorova O, Gabibov AG, Belogurov AA 2019 Protective allele for multiple sclerosis HLA-DRB1*0101 provides kinetic discrimination of myelin and exogenous antigenic peptides. Front Immunol

Лаборатория белков гормональной регуляции (Белогуров А.А.)

Открытие нового класса убиквитин-независимых протеасомных дегронов

Большинство из тысяч белков в клетках млекопитающих распознаются протеасомой только будучи конъюгированными с убиквитином, представляющим собой универсальный сигнал деградации. Убиквитин-независимое расщепление белков объясняется наличием в природе двух классов протеасомных сигналов  – специфической аминокислотной последовательности или посттрансляционной модификации, которые распознаются регуляторными субъединицами протеасомы. Исторически было показано, что первый из них пристутствует в орнитин-декарбоксилазе, тогда как ацетилирование коровых гистонов относительно недавно было заявлено в качестве второго класса. В настоящей работе нами был открыт третий класс убиквитин-независимых дегронов, опосредуемый зарядом. Обнаруженные дегроны можно классифицировать как моносоставные последовательности длиной примерно 70 Å, обогащенные основными аминокислотными остатками. Этот класс сигналов деградации наиболее эффективно узнается REGa или REGg кепированными протеасомами. В совокупности наши результаты свидетельствуют о новой модальности взаимосвязи протеасомы и субстрата в обход системы убиквитинирования.

  1. Kudriaeva A, Kuzina ES, Zubenko O, Smirnov IV, Belogurov A 2019 Charge-mediated proteasome targeting. FASEB J 33 (6) fj201802237R

Лаборатория рентгеноструктурных исследований биополимеров (Плетнёв В.З.)

Флуоресцентный биомаркер с остатком Ala в третьей позиции хромофоробразующей триады. Рентгеноструктурные исследования.

Методом рентгеноструктурного анализа установлены пространственные структуры и структурно-функциональная взаимосвязь четырех флуоресцентных белков, LanFP6G, LanFP6A, LanFP10G и LanFP10A, из малоизученной группы хордовых (Branchiostoma floridae) с разрешением 1.20, 1.35, 1.30 и 1.81Å , соответственно. Впервые, в семействе GFP подобных белков установлена структура флуоресцентного LanFP10A, у которого в третьей позиции зрелого хромофора находится остаток Ala вместо строго консервативного остатка Gly.

  1. Muslinkina L, Roldán-Salgado A, Gaytán P, Juárez-González VR, Rudiño E, Pletneva N, Pletnev V, Dauter Z, Pletnev S 2019 Structural Factors Enabling Successful GFP-Like Proteins with Alanine as the Third Chromophore-Forming Residue. J Mol Biol 431 (7) 1397–1408

Отдел иммунологии

Лаборатория клеточных взаимодействий (Сапожников А.М.)

Разработан метод получения клонов NK-клеток человека с использованием IL-2 и фидерных клеток К562-mbIL21, экспрессирующих мембраносвязанный IL-21

1. С использованием разных моделей культивирования клонов выявлено, что условия культивирования (частота рестимуляции с помощью фидерных клеток) влияет на фенотип, функциональные характеристики, уровень экспансии и продолжительность жизни клонов, которая может достигать 14 недель.
2. Маркер CD57 может полностью исчезать с клеточной поверхности CD57-позитивных NK-клеток при культивировании в условиях стимуляции IL-2/K562-mbIL21.
3. Экспрессия рецептора NKG2A может возникать de novo в потомстве изначально NKG2A-негативных NK-клеток.

  1. Streltsova MA, Erokhina SA, Kanevskiy LM, Grechikhina MV, Kobyzeva PA, Lee DA, Telford WG, Sapozhnikov AM, Kovalenko EI 2019 Recurrent Stimulation of Natural Killer Cell Clones with K562 Expressing Membrane-Bound Interleukin-21 Affects Their Phenotype, Interferon-γ Production, and Lifespan. Int J Mol Sci 20 (2)
  2. Streltsova MA, Erokhina SA, Kanevskiy LM, Lee DA, Telford WG, Sapozhnikov AM, Kovalenko EI 2018 Analysis of NK cell clones obtained using interleukin-2 and gene-modified K562 cells revealed the ability of. PLoS One 13 (12) e0208469

Лаборатория молекулярной иммунологии (Деев С.М.)

Золотые наноструктуры для биомедицинского применения.

На основе периодических золотых наноструктур (нанодотов) создан биосенсор - преобразователь Фурье, позволяющий достигать сверхвысокой чувствительности анализа соединений (10-15 г/мл) в биологических средах. Разработанная методология позволит решать задачи высокочувствительного анализа целевых соединений в сложных матриксах, в том числе, гормонов и других биорегуляторов, действующих в очень низких концентрациях (допинг-контроль), высокотоксичных веществ (биотоксинов), патогенов (для задач биобезопасности, борьбы с биотерроризмом). Впервые в мире получены золотые наностержни, покрытые опухолеспецифичным адресным модулем DARPin, которые находят опухолевые клетки определенного молекулярного профиля и подавляют их рост при облучении инфракрасным светом в «окне прозрачности биоткани» (IC50 3.4 нМ).

  1. Proshkina G, Deyev S, Ryabova A, Tavanti F, Menziani MC, Cohen R, Katrivas L, Kotlyar A 2019 DARPin_9-29-Targeted Mini Gold Nanorods Specifically Eliminate HER2-Overexpressing Cancer Cells. ACS Appl Mater Interfaces 11 (38) 34645–34651
  2. Kabashin AV, Kravets VG, Wu F, Imaizumi S, Shipunova VO, Deyev SM, Grigorenko AN 2019 Phase-Responsive Fourier Nanotransducers for Probing 2D Materials and Functional Interfaces. Adv Funct Mater 29 (26)

Лаборатория молекулярной тераностики (Мартынов В.И.)

,  

Лаборатория моделирования биомолекулярных систем (Ефремов Р.Г.)

,  

Группа анализа структуры мембранных белков in silico (Чугунов А.О.)

Изучены факторы, влияющие на превращение зеленого флуоресцентного белка в красный

На примере двух высокогомологичных флуоресцентных белков из Zoanthus sp. (zoanGFP и zoan2RFP) определены аминокислотные остатки (а.к.о.), участвующие в превращении белка с зеленой флуоресценцией (GFP) в красный флуоресцентный белок (RFP). Нами был проведен мутагенез zoanGFP, в результате которого внутренние аминокислоты (а.к.о.) оказались идентичными zoan2RFP. Однако полученный мутант zoanGFPmut претерпевал лишь частичное превращение в красную форму. С целью выяснения дополнительных факторов, влияющих на созревание RFP, с помощью сравнительной молекулярной динамики zoanGFPmut и zoan2RFP были выявлены а.к.о. на поверхности белка, потенциально влияющие на расположение и подвижность а.к.о. вокруг хромофора. Сайт-направленный мутагенез этих внешних а.к.о. подтвердил их важную роль в биосинтезе хромофора RFP.

Отдел структурной биологии

Лаборатория биомолекулярной ЯМР-спектроскопии (Арсеньев А.С.)

,  

Лаборатория моделирования биомолекулярных систем (Ефремов Р.Г.)

Структурные основы влияния патогенных мутаций в трансмембранных доменах на функционирование клеточных рецепторов

Мутации в мембранных белках часто ассоциированы с патогенными процессами в организме человека, в том числе с нейродегенеративными и онкогенными заболеваниями. При помощи белковой инженерии, ЯМР-спектроскопии и компьютерного моделирования раскрыт простой молекулярный механизм развития болезни Альцгеймера (AD), связанный с влиянием семейной «Австралийской» мутации L723P на структурно-динамические свойства трансмембранного (ТМ) сегмента белка-предшественника β-амилоида (АРР). Мутация приводит к анормальному расщеплению белка АРР ферментами-секретазами и интенсивному накоплению патогенных форм β-амилоида вокруг нейронов. Примечательно, что возрастное развитие болезни можно объяснить схожими механизмами, где вместо мутации будут действовать, например, окислительный стресс или определенный липидный состав мембран нейронов, включая избыток холестерина.

  1. Wang Y, Peng Y, Zhang B, Zhang X, Li H, Wilson AJ, Mineev KS, Wang X 2019 Targeting trimeric transmembrane domain 5 of oncogenic latent membrane protein 1 using a computationally designed peptide. Chem Sci 10 (32) 7584–7590
  2. Bocharov EV, Nadezhdin KD, Urban AS, Volynsky PE, Pavlov KV, Efremov RG, Arseniev AS, Bocharova OV 2019 Familial L723P Mutation Can Shift the Distribution between the Alternative APP Transmembrane Domain Cleavage Cascades by Local Unfolding of the η-Cleavage Site Suggesting a Straightforward Mechanism of Alzheimer's Disease Pathogenesis. ACS Chem Biol 14 (7) 1573–1582
  3. Polyansky AA, Bocharov EV, Velghe AI, Kuznetsov AS, Bocharova OV, Urban AS, Arseniev AS, Zagrovic B, Demoulin JB, Efremov RG 2019 Atomistic mechanism of the constitutive activation of PDGFRA via its transmembrane domain. BIOCHIM BIOPHYS ACTA 1863 (1) 82–95

Лаборатория моделирования биомолекулярных систем (Ефремов Р.Г.)

Мембрано-связанная нейраминидаза-1 как ключевой компонент комплекса рецептора эластина

Нейраминидаза-1 (Neu-1) человека входит в состав рецептора эластина и, благодаря своей сиалидазной активности, играет важнейшую роль в эластогенезе, регулируя тем самым работу клетки и развитие сосудистых заболеваний, таких как атеросклероз. Neu-1 также служит датчиком деградации эластина, способна регулировать активацию TGF-бета и, возможно, ремоделировать эластичные волокна внеклеточного матрикса. В ходе совместных исследований, проводимых в течение ряда лет французско-российским коллективом – исследователями из Университета г. Реймс и ИБХ РАН (Лаб. моделирования биомолекулярных систем) - изучены молекулярные механизмы регуляции жизнедеятельности эластичных волокон, ключевую роль в которых играет Neu-1. В частности, авторами впервые показано, что Neu-1 не только имеет трансмембранную топологию, но и способна димеризоваться в мембрано-связанном состоянии. Это существенно влияет на активность фермента и всего комплекса рецептора эластина в клетке.

  1. Bennasroune A, Romier-Crouzet B, Blaise S, Laffargue M, Efremov RG, Martiny L, Maurice P, Duca L 2019 Elastic fibers and elastin receptor complex: Neuraminidase-1 takes the center stage. Matrix Biol

Лаборатория моделирования биомолекулярных систем (Ефремов Р.Г.)

Влияние диэлектрических свойств среды на параметры водородных связей в биомембранах - путь к рациональному дизайну новых наноматериалов.

Методами атомистического компьютерного моделирования исследована роль диэлектрических свойств среды в формировании водородных связей (Н-связей) в соединениях, имитирующих донорные/акцепторные группы фосфолипидов. Показано, что величина свободной энергии образования комплексов с Н-связями (ddG) критическим образом зависит от значения локальной диэлектрической проницаемости окружения (ε), которое, в свою очередь, определяется глубиной расположения соответствующих групп в мембране. Максимальный выигрыш в значениях ddG (~ 11 ккал/моль) наблюдается для взаимодействий донорной NH3+ группы с акцепторными группами C=O и O(H). При этом наиболее сильные Н-связи формируются в неполярном окружении с ε < 17. Полученные результаты обеспечивают понимание на молекулярном уровне основ структурно-динамического поведения клеточных мембран и позволяют осуществлять рациональный дизайн искусственных мембранных наноматериалов с заданными свойствами.

  1. Efremov RG 2019 Dielectric-Dependent Strength of Interlipid Hydrogen Bonding in Biomembranes: Model Case Study. J Chem Inf Model 59 (6) 2765–2775

Лаборатория моделирования биомолекулярных систем (Ефремов Р.Г.)

«Аномальная» динамика воды в трансмембранной поре ионного канала TRPV1

Методами компьютерного моделирования на примере ионного канала TRPV1 показано, что поведение воды в биологических порах нанометрового масштаба радикально отличается как от поведения свободной воды, так и от воды вблизи поверхности белка. В ограниченном объеме канала (~ 60 молекул воды) вода локализована в компактных областях вблизи некоторых полярных групп белка. Времена жизни молекул воды в областях локализации в 1,5-3 раза больше, чем вблизи аналогичных групп на поверхности белка. Эти эффекты могут играть важную роль в механизмах функционирования ионных каналов. В частности, локализация воды вблизи полярных групп Asn676 в канале TRPV1 облегчает гидратацию т.н. «нижних ворот» гидрофобной поры, понижая тем самым энергетический барьер для прохождения ионов и молекул воды через канал.

  1. Trofimov YA, Krylov NA, Efremov RG 2019 Confined Dynamics of Water in Transmembrane Pore of TRPV1 Ion Channel. Int J Mol Sci 20 (17)

Лаборатория оптической микроскопии и спектроскопии биомолекул (Феофанов А.В.)

,  

Группа нанобиоинженерии (Некрасова О.В.)

Механизмы противоракового действия кураксинов

Данные spFRET-анализа подтверждают гипотезу о том, что противоопухолевый агент кураксин, а именно его производное CBL0137, может влиять на дальние взаимодействия энхансеров  с промоторами в хроматине, нарушая структуру нуклеосом или влияя на структуру и динамику линкерной ДНК, поддерживающей эффективные взаимодействия энхансеров  с промоторами (Kantidze et al., Nat Commun., 2019,10(1):1441). Данные показывают, что CBL0137 привлекает hFACT человека (белковый фактор, который облегчает транскрипцию хроматина) к нуклеосомам, опосредует hFACT-индуцированное масштабное,  частично обратимое развертывание нуклеосомы (или раскручивание нуклеосомальной ДНК) и вызывает арест hFACT на нуклеосомах. Этот кураксин-зависимый арест hFACT может быть причиной перераспределения hFACT из транскрибируемых  областей хроматина в другие геномные локусы (Chang et al. Science Advances, 2018, 4 (11), eaav2131).

Работа выполнена совместно с сотрудниками Биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова (М.Е. Валиева, А.В. Любителев, С.В. Разин), Института биологии гена РАН (Кантидзе О.Л., Лужин А.В., Голов А.К., Величко А.К.), Fox Chase Cancer Center, USA (Nizovtseva EV, Studitsky VM, Kulaeva, O.I., Chang, H.-W.), Roswell Park Comprehensive Cancer Center, USA (Gurova KV, Safina A., Wang, J.,), Eunice Kennedy Shriver National Institute for Child Health and Human Development, USA (Chereji, R.V.), Rutgers University, USA (Morozov, A.V.).

  1. Kantidze OL, Luzhin AV, Nizovtseva EV, Safina A, Valieva ME, Golov AK, Velichko AK, Lyubitelev AV, Feofanov AV, Gurova KV, Studitsky VM, Razin SV 2019 The anti-cancer drugs curaxins target spatial genome organization. Nat Commun 10 (1) 1441
  2. Chang HW, Valieva ME, Safina A, Chereji RV, Wang J, Kulaeva OI, Morozov AV, Kirpichnikov MP, Feofanov AV, Gurova KV, Studitsky VM 2018 Mechanism of FACT removal from transcribed genes by anticancer drugs curaxins. Sci Adv 4 (11) eaav2131

Лаборатория структурной биологии ионных каналов (Шенкарёв З.О.)

,  

Группа анализа структуры мембранных белков in silico (Чугунов А.О.)

,  

Группа биоинженерии нейромодуляторов и нейрорецепторов (Люкманова Е.Н.)

,  

Лаборатория молекулярных инструментов для нейробиологии (Василевский А.А.)

Комбинаторное селективное введение изотопов 13C и 15N упрощает анализ спектров ЯМР и позволяет картировать интерфейс взаимодействия в комплексах мембранных рецепторов с лигандами

Комбинаторное введение в молекулы белков стабильных изотопов 13C и 15N позволяет значительно упростить анализ спектров ЯМР. Впервые решена задача и разработан алгоритм CombLabel по расчету схемы комбинаторного введения 13C и 15N меток с минимальной ценой. Применение программы позволило произвести отнесение 50% ЯМР-сигналов основной цепи второго потенциал-чувствительного домена натриевого канала Nav1.4 человека (VSD-II). Токи утечки через мутантные варианты Nav1.4, содержащие замену Arg675Gly в VSD-II, приводят к развитию наследственного заболевания – нормокалемического периодического паралича. Методом ЯМР спектроскопии определен интерфейс взаимодействия VSD-II с токсином Hm-3 из яда паука Heriaeus melloteei, который способен блокировать токи утечки. В модели комплекса VSD-II/Hm-3, построенной на основании данных ЯМР, токсин связывается с внеклеточной петлей S1-S2, дестабилизируя состояние домена, при котором наблюдаются токи утечки. На примере комплексов токсина Hm-3 с VSD-I и VSD-II канала Nav1.4 показано, что токсины паукообразных могут по-разному взаимодействовать с различными доменами в составе одного натриевого канала.

  1. Myshkin MY, Männikkö R, Krumkacheva OA, Kulbatskii DS, Chugunov AO, Berkut AA, Paramonov AS, Shulepko MA, Fedin MV, Hanna MG, Kullmann DM, Bagryanskaya EG, Arseniev AS, Kirpichnikov MP, Lyukmanova EN, Vassilevski AA, Shenkarev ZO 2019 Cell-Free Expression of Sodium Channel Domains for Pharmacology Studies. Noncanonical Spider Toxin Binding Site in the Second Voltage-Sensing Domain of Human Nav1.4 Channel. Front Pharmacol 10 953
  2. Myshkin MY, Dubinnyi MA, Kulbatskii DS, Lyukmanova EN, Kirpichnikov MP, Shenkarev ZO 2019 CombLabel: rational design of optimized sequence-specific combinatorial labeling schemes. Application to backbone assignment of membrane proteins with low stability. J Biomol NMR

Отдел геномики и постгеномных технологий

Лаборатория структуры и функций генов человека (Свердлов Е.Д.)

Ключевой фактор эмбриогенеза поджелудочной железы PDX1 ингибирует метастазирование клеток рака поджелудочной железы

Метастазирование является основной причиной смертности при панкреатической протоковой аденокарциноме. Мы in vitro исследовали влияние ключевого регулятора развития поджелудочной железы PDX1 на скорость пролиферации и подвижность клеток линии рака поджелудочной железы PANC-1. Изучение кинетики роста показало, что экспрессия PDX1 существенно увеличивает скорость роста GFP-меченных клеток PANC-1. Влияние PDX1 на способность к миграции оценивали с помощью анализа заживления ран на модели механического повреждения однослойных культур и с использованием Transwell анализа. Эктопическая экспрессия PDX1 приводила к замедлению скорости заживление ран и уменьшала уровень миграции PANC-1 по сравнению с контрольными клетками. Для оценки возможности влияния экспрессии PDX1 на метастазирование PANC1 in vivo использовали эмбрионы Danio rerio (совместно с лабораторией белковой инженерии Института молекулярной генетики РАН). Меченые GFP контрольные и экспрессирующие PDX1 клетки линии PANC-1 вводили в область желточного мешка двухдневным эмбрионам Danio rerio и через 48 ч. анализировали распределение клеток по организмам. У 50% эмбрионов Danio rerio контрольные клетки без экспрессии PDX мигрировали в сосуды головы и хвоста. Миграция PDX1 содержащих клеток была значительно снижена и наблюдалась только в 12,5% случаев. При подавлении экспрессии PDX1 с использованием siRNA мигрировавшие клетки обнаруживали в 40% случаев. В целом результаты позволяют предположить, что PDX1 подавляет метастазирование раковых клеток.

  1. Kondratyeva LG, Safina DR, Chernov IP, Kopantzev EP, Kostrov SV, Sverdlov ED 2019 PDX1, a key factor in pancreatic embryogenesis, can exhibit antimetastatic activity in pancreatic ductal adenocarcinoma. Cancer Manag Res 11 7077–7087

Лаборатория регуляторной транскриптомики (Ажикина Т.Л.)

Новый класс антисмысловых олигонуклеотидов – фосфорилгуанидиновые аналоги – специфично подавляет экспрессию гена-мишени микобактерий внутри макрофагов

Фосфорилгуанидин-2'-O-метилрибоолигонуклеотиды (2'-OMe PGOs) представляют собой новый тип незаряженных аналогов РНК. Мы продемонстрировали, что антисмысловой 2'-OMe PGO ингибирует рост Mycobacterium smegmatis и подавляет экспрессию целевого гена как на уровне транскрипции, так и на уровне трансляции. 2'-OMe PGO проникает в микобактерии, находящиеся в макрофагах, не оказывая токсического действия на эукариотические клетки, и ингибирует транскрипцию гена-мишени во внутримакрофагальных M. smegmatis. Таким образом, эти новые производные олигонуклеотидов имеют потенциал в качестве антисмысловых терапевтических агентов против туберкулеза, особенно его лекарственно-устойчивых форм.

  1. Skvortsova YV, Salina EG, Burakova EA, Bychenko OS, Stetsenko DA, Azhikina TL 2019 A new antisense phosphoryl guanidine oligo-2′-O-methylribonucleotide penetrates into intracellular mycobacteria and suppresses target gene expression. Front Pharmacol 10 (SEP) 1049

Лаборатория молекулярных основ эмбриогенеза (Зарайский А.Г.)

Новый модулятор FGF и ADP сигнализации c-Answer регулирует регенерацию и развитие мозга у холоднокровных животных, но отсутствует у теплокровных, включая человека

В лаборатории молекулярных основ эмбриогенеза была выдвинута гипотеза о том, что потеря теплокровными животными способности к регенерации конечностей и, как компенсация, прогрессивное развитие головного мозга могут быть связаны с потерей предками теплокровных некоторых генов. Для поиска таких генов был  разработан биоинформатический метод, позволяющий прицельно находить гены, исчезнувшие на определенном этапе эволюции. С помощью этого метода был найден ген, кодирующий не известный ранее одулятор FGF и АДФ сигнализации – трансмембранный белок c-Answer, стимулирующий регенерацию и влияющий на развитие мозга у холоднокровных, но исчезнувший у теплокровных, включая человека. Эффективность нового метода была подтверждена в работе по поиску генов, исчезнувших у долгоживущих млекопитающих.

  1. Rubanov LI, Zaraisky AG, Shilovsky GA, Seliverstov AV, Zverkov OA, Lyubetsky VA 2019 Screening for mouse genes lost in mammals with long lifespans. BioData Min 12 (1) 20
  2. Korotkova DD, Lyubetsky VA, Ivanova AS, Rubanov LI, Seliverstov AV, Zverkov OA, Martynova NY, Nesterenko AM, Tereshina MB, Peshkin L, Zaraisky AG 2019 Bioinformatics Screening of Genes Specific for Well-Regenerating Vertebrates Reveals c-answer, a Regulator of Brain Development and Regeneration. Cell Rep 29 (4) 1027–1040.e6

Группа геномного анализа сигнальных систем клетки (Буздин А.А.)

Совпадение функциональных эпигенетических меток генома и мобильных элементов позволяет определить скорость эволюции транскрипционной регуляции генов и молекулярных путей

Мы создали биоинформатический метод RetroSpect, позволяющий измерять скорость эволюции транскрипционной регуляции генов и молекулярных путей исходя из совпадения функциональных эпигенетических меток генома и мобильных элементов. Мы применили Retrospect для количественных данных по геномному распределению сайтов связывания транскрипционных факторов и гистоновых меток: H3K4me1, H3K4me3, H3K9ac, H3K27ac, H3K27me3 и H3K9me3. Анализ открытых баз данных показал, что наиболее быстро эволюционируют процессы (RRE-enriched), связаные с регуляцией микроРНК, обонянием, оплодотворением, иммунным ответом, метаболизмом жирных кислот и детоксикацией. И наоборот, наиболее медленно (RRE-deficient) – с трансляцией белка, транскрипцией РНК, структурой хроматина и молекулярной сигнализацией.

  1. Nikitin D, Kolosov N, Murzina A, Pats K, Zamyatin A, Tkachev V, Sorokin M, Kopylov P, Buzdin A 2019 Retroelement-Linked H3K4me1 Histone Tags Uncover Regulatory Evolution Trends of Gene Enhancers and Feature Quickly Evolving Molecular Processes in Human Physiology. Cells 8 (10)
  2. Igolkina AA, Zinkevich A, Karandasheva KO, Popov AA, Selifanova MV, Nikolaeva D, Tkachev V, Penzar D, Nikitin DM, Buzdin A 2019 H3K4me3, H3K9ac, H3K27ac, H3K27me3 and H3K9me3 Histone Tags Suggest Distinct Regulatory Evolution of Open and Condensed Chromatin Landmarks. Cells 8 (9)
  3. Nikitin D, Garazha A, Sorokin M, Penzar D, Tkachev V, Markov A, Gaifullin N, Borger P, Poltorak A, Buzdin A 2019 Correction: Nikitin, D., et al. Retroelement-Linked Transcription Factor Binding Patterns Point to Quickly Developing Molecular Pathways in Human Evolution. 2019, , 130. Cells 8 (8)
  4. Nikitin D, Garazha A, Sorokin M, Penzar D, Tkachev V, Markov A, Gaifullin N, Borger P, Poltorak A, Buzdin A 2019 Retroelement-Linked Transcription Factor Binding Patterns Point to Quickly Developing Molecular Pathways in Human Evolution. Cells 8 (2) 130

Группа молекулярных меток для оптической наноскопии (Мишин А.С.)

,  

Группа химии гетероциклических соединений (Баранов М.С.)

Созданы новые метки и подходы к низкотоксичному флуоресцентному мечению белков в живых клетках

Ультрафиолет, часто используемый во флуоресцентной микроскопии и наноскопии, чрезвычайно токсичен для клеток. Поэтому предпочтительно использование меток в зеленой и красной области спектра. 

Мы обнаружили способность флуоресцентного белка mAvicFP1 к спонтанному миганию под действием  менее токсичного синего света, и применили это свойство для наноскопии и слежения за одиночными молекулами меченых белков в живых клетках.

Флуороген-активирующие белки - это cистемы мечения нового поколения, состоящие из генетически кодируемого белка и обратимо связывающимся с ним флуорогена, добавляемого извне. Нами создан и применен в живых клетках новый красный флуороген N871b для белка-репортера FAST. 

 

  1. Gavrikov AS, Baranov MS, Mishin AS 2019 Live-cell nanoscopy with spontaneous blinking of conventional green fluorescent proteins. Biochem Biophys Res Commun
  2. Povarova NV, Zaitseva SO, Baleeva NS, Smirnov AY, Myasnyanko IN, Zagudaylova MB, Bozhanova NG, Gorbachev DA, Malyshevskaya KK, Gavrikov AS, Mishin AS, Baranov MS 2019 Red-shifted substrates for FAST fluorogen-activating protein based on the GFP-like chromophores. Chemistry 25 (41) 9592–9596

Отдел молекулярной нейроиммунной сигнализации

Лаборатория молекулярной токсинологии (Уткин Ю.Н.)

Включение в наноматериалы усиливает биологическую активность компонентов животных ядов

Ранее была продемонстрирована сильная антикоагулянтная активность дипептида IleTrp (IW) и аденозина (Ado), обнаруженных в яде скорпиона. Результаты дальнейшего исследования показали, что включение этих соединений в наноматериалы существенно усиливает их антикоагулянтную активность. Ado и IW были включены в термочувствительный наногель, состоящий из гепарина, к которому ковалентно присоединен полимер плюроник P123. Биологическую активность определяли путем измерения времени кровотечения из хвоста мыши in vivo и обнаружили, что инкапсуляция Ado и IW в наноматериал значительно усиливает их действие, что приводит к увеличению времени кровотечения. Таким образом, включение низкомолекулярных антикоагулянтов Ado и IW в наноматериалы можно рассматривать как способ повышения их биологической активности.

  1. Nguyen TD, Nguyen TN, Nguyen TTT, Ivanov IA, Nguyen KC, Tran QN, Hoang AN, Utkin YN 2019 Nanoencapsulation Enhances Anticoagulant Activity of Adenosine and Dipeptide IleTrp. Nanomaterials (Basel) 9 (9)
  2. Nguyen TD, Nguyen TN, Nguyen KC, Tran QN, Hoang AN, Egorova NS, Starkov VG, Tsetlin VI, Utkin YN 2019 Encapsulation of Neurotoxins, Blockers of Nicotinic Acetylcholine Receptors, in Nanomaterials Based on Sulfated Polysaccharides. Dokl Biochem Biophys 487 (1) 251–255

Лаборатория лиганд-рецепторных взаимодействий (Кашеверов И.Е.)

,  

Лаборатория молекулярной токсинологии (Уткин Ю.Н.)

Первый трехпетельный змеиный нейротоксин, различающий по аффинности и кинетике взаимодействия два участка связывания в мышечном никотиновом рецепторе

Из яда крайта Bungarus candidus выделен и охарактеризован новый трехпетельный α-нейротоксин - αδ-бунгаротоксин, отличающийся от хорошо известного блокатора мышечных, α7 и α9α10 нейрональных подтипов никотиновых рецепторов α-бунгаротоксина 11 заменами из 74 аминокислотных остатков. Новый токсин также эффективно взаимодействовал с α7 рецептором с наномолярным сродством, но при этом продемонстрировал уникальное для трехпетельных токсинов различие в сродстве к двум разным участкам связывания на мышечном рецепторе (аффинность к α-δ сайту выше чем к α-γ сайту в 20 раз). Кроме того, новый токсин показал быструю кинетику ухода с одного из участков в отличие от необратимого связывания α-бунгаротоксина. Таким образом, открыт новый инструмент исследования мышечных никотиновых рецепторов с уникальным набором свойств.

  1. Utkin YN, Kuch U, Kasheverov IE, Lebedev DS, Cederlund E, Molles BE, Polyak IL, Ivanov IA, Prokopev NA, Ziganshin RH, Jornvall H, Alvelius G, Chanhome L, Warrell DA, Mebs D, Bergman T, Tsetlin VI 2019 Novel Long-chain Neurotoxins from Distinguish the Two Binding Sites in Muscle-type Nicotinic Acetylcholine Receptors. Biochem J 476 (8) 1285–1302

Лаборатория лиганд-рецепторных взаимодействий (Кашеверов И.Е.)

,  

Лаборатория молекулярной токсинологии (Уткин Ю.Н.)

Предложен и синтезирован новый класс ингибиторов никотиновых ацетилхолиновых рецепторов

На основании  собственных и литературных данных, показывающих, что положительно заряженные аминокислотные остатки играют важную роль в активности α-конотоксинов, синтезирована серия пептидов, построенных исключительно из остатков  аргинина (R) и показано, что олигоаргинины  (R=6-18) являются ингибиторами различных подтипов никотиновых ацетилхолиновых рецепторов (нАХР), при этом R8  имеет  выраженную селективность к нейрональным α9/ α10, а R16 имеет наибольшее сродство к α7 нАХР. Ингибирующая активность установлена и у ряда положительно заряженных полимеров, которые, наряду с олигоаргининами используются для внутриклеточной доставки потенциальных лекарственных соединений, что должно учитываться в качестве возможных положительных и отрицательных эффектов.

  1. Lebedev D, Kryukova E, Ivanov I, Egorova N, Timofeev N, Spirova E, Tufanova E, Siniavin A, Kudryavtsev D, Kasheverov I, Zouridakis M, Katsarava R, Zavradashvili N, Iagorshvili I, Tzartos S, Tsetlin V 2019 Oligoarginine Peptides, a New Family of nAChR Inhibitors. Mol Pharmacol 96 (5) 664–673

Лаборатория оксилипинов (Безуглов В.В.)

Направленная доставка лекарств к дофаминергическим нейронам с помощью функционализированного ингибитора дофаминового транспортёра GBR12909: проверка концепции

Создана конструкция, способная избирательно доставлять активные молекулы к дофаминергическим нейронам. Актуальность создания подобных лекарственных препаратов объясняется необходимостью защитить дофаминергические нейроны, которые прогрессивно погибают при болезни Паркинсона.  В качества адресной части создаваемой конструкции прототипа лекарственного препарата выбран ингибитор дофаминового транспортёра (DAT) GBR12909, который отличается от других известных ингибиторов высокими селективностью и аффинностью к DAT. Для проверки применимости данной конструкции для направленной доставки фармакологически активных веществ в дофаминергические нейроны синтезирован флуоресцентный аналог функционализированного GBR12909 с BODIPY-FL-флуорофором. Экспериментами на клетках, содержащих активный DAT, показано, что флуоресцентный аналог проникает в клетки феохромоцитомы PC12 и дофаминергические нейроны мозга крысы посредством селективного транспорта с помощью DAT. Таким образом, установлено, что флуоресцентный аналог GB12909 является лигандом дофаминового транспортёра и система DAT может быть использована для направленной доставки активных соединений к дофаминергическим нейронам.

Лаврова А.В., Грецкая Н.М., Акимов М.Г., Безуглов В.В. Новый флуоресцентный аналог ингибитора обратного захвата дофамина GBR12909 // Биоорганическая химия. —2019. — Т. 45. — № 5. — С.  545–554.

Отдел биоинженерии

Лаборатория инженерии белка (Долгих Д.А.)

Мутантные варианты цитохрома С, иммобилизованые в виде монослоя на золотой подложке, могут стать основой для создания принципиально новых биоэлектронных устройств

В лаборатории инженерии белка совместно с коллегами из института Вейцмана (Израиль) и Мадридского университета (Испания) получены и исследованы мутантные варианты цитохрома C (CytC), которые были иммобилизованы в виде монослоя на золотой подложке за счет тиольной связи с Au. Показано, что механизм переноса тока через соединение Au-CytC-Au можно переключать, изменяя напряжение на соединении, при этом существует два различных режима переноса. При напряжении <0.5 В вольт-амперные характеристики переходов Au-CytC-Au соответствуют нерезонансному туннелированию в качестве преобладающего транспортного механизма. При бόльших же напряжениях наблюдается почти 10-кратное увеличение проводимости с высоким пиком интенсивности, которое интерпретируется как прямое доказательство резонансного туннелирования, опосредованного дискретными уровнями энергии, связанными с гемопорфирином CytC. Электрические соединения, сконструированные на основе подобных электрон-переносящих белковых молекул, могут быть шагом к созданию принципиально новых биоэлектронных устройств.

  1. Cahen D, Fereiro JA, Kayser B, Romero-Muñiz C, Vilan A, Dolgikh DA, Chertkova RV, Cuevas JC, Zotti LA, Pecht I, Sheves M 2019 Solid-state Protein-based Reversible Biased-induced Tunneling Current Switch. Angew Chem Int Ed Engl

Группа биоинженерии нейромодуляторов и нейрорецепторов (Люкманова Е.Н.)

,  

Лаборатория структурной биологии ионных каналов (Шенкарёв З.О.)

Трехпетельные белки человека ингибируют рост клеток карцином

Никотиновые рецепторы ацетилхолина (nAChR) играют важную роль в физиологии клеток эпителия, а их активация способствует развитию карцином. Природные модуляторы никотиновых рецепторов ацетилхолина могут стать перспективными прототипами новых противоопухолевых средств.

Показано, что рекомбинантные препараты трехпетельных белков человека ws-Lynx1 и rSLURP-1 ингибируют рост клеток карциномы легкого и меланомы. Препарат ws-Lynx1 в клетках А549 стимулирует антипролиферативные и проапоптотические сигнальные каскады, связанные с активацией α7-nAChR. Препарат rSLURP-1 тормозит никотин-индуцированный рост клеток карциномы легкого, а также отменяет вызванное никотином увеличение экспрессии α7-nAChR и снижение экспрессии гена-онкосупрессора PTEN. Кроме того, rSLURP-1 тормозит рост мультиклеточных сфероидов из клеток различных карцином. Совместное применение rSLURP-1 с другими противоопухолевыми препаратами (гефитиниб, бортезомиб, доксорубицин) приводит к полной остановке роста сфероидов.

Таким образом, препараты ws-Lynx1 и rSLURP-1 представляют собой перспективные прототипы для разработки новых препаратов для лечения онкологических заболеваний.

  1. Bychkov M, Shenkarev Z, Shulepko M, Shlepova O, Kirpichnikov M, Lyukmanova E 2019 Water-soluble variant of human Lynx1 induces cell cycle arrest and apoptosis in lung cancer cells via modulation of α7 nicotinic acetylcholine receptors. PLoS One 14 (5) e0217339
  2. Lyukmanova EN, Bychkov ML, Sharonov GV, Efremenko AV, Shulepko MA, Kulbatskii DS, Shenkarev ZO, Feofanov AV, Dolgikh DA, Kirpichnikov MP 2018 Human secreted proteins SLURP-1 and SLURP-2 control the growth of epithelial cancer cells via interactions with nicotinic acetylcholine receptors. Br J Pharmacol 175 (11) 1973–1986

Отдел молекулярной нейробиологии

Лаборатория нейрорецепторов и нейрорегуляторов (Козлов С.А.)

,  

Лаборатория лиганд-рецепторных взаимодействий (Кашеверов И.Е.)

Впервые обнаружена молекулярная мишень действия орфанного нейропептида млекопитающих – ноцистатина, связанная с процессами болевой чувствительности.

Ноцистатин - эндогенный нейропептид, вырабатываемый нейронами в центральной и периферической нервной системе - до настоящего времени относился к классу сиротских белков, для которых не была явно определена молекулярная мишень действия. В лаборатории нейрорецепторов и нейрорегуляторов ИБХ РАН в экспериментах in vitro было показано, что ноцистатин возбуждает мембранные ионные каналы ASIC в нейронах центральной и периферической нервной системы, при этом возникающий ионный ток сопоставим по основным параметрам с тем, который возникает при закислении внеклеточной среды. Пептид способен активировать все подтипы кислото-чувствительных каналов, и его действие является концентрационно зависимым. Антагонисты ASIC ингибируют вызываемый аппликацией ноцистатина ток. Более того, активированные ноцистатином каналы десенсетизируются и теряют способность в дальнейшем реагировать на кислоту, поэтому в низкой дозе пептид ингибирует (подавляет), а в высокой – стимулирует работу каналов ASIC. Этим объясняется его двойственное действие на болевую чувствительность, где он выступает и как генератор болевых сигналов и как тормозящий агент одновременно. Ни один известный ранее лиганд ионных каналов ASIC не имеет подобных свойств.

Таким образом, обнаружен новый лиганд ионных каналов ASIC, физиологическая значимость которого в жизнедеятельности животных и человека ранее никак не ассоциировалась с регулированием работы этого рецептора. Поскольку каналы ASIC, прежде всего, участвуют в возникновении чувства боли, это открытие может послужить для разработки принципиально новых обезболивающих и противовоспалительных лекарств. Помимо этого, каналы ASIC участвуют в процессах, связанных с обучением, памятью и нейропластичностью, что позволяет предположить возможную вовлеченность ноцистатина в процессы регулирования высшей нервной деятельности и нейродегенерации. В этом аспекте изучение таких процессов с измерением и регулированием уровня эндогенного нейропептида – перспективная задача фундаментальных исследований.

Статья с результатами первых экспериментов опубликована в журнале Biomolecules.

  1. Osmakov DI, Koshelev SG, Ivanov IA, Andreev YA, Kozlov SA 2019 Endogenous Neuropeptide Nocistatin Is a Direct Agonist of Acid-Sensing Ion Channels (ASIC1, ASIC2 and ASIC3). Biomolecules 9 (9)

Лаборатория нейрорецепторов и нейрорегуляторов (Козлов С.А.)

,  

Группа биоинженерии нейромодуляторов и нейрорецепторов (Люкманова Е.Н.)

,  

Лаборатория биологических испытаний (Дьяченко И.А.)

Изучено физиологическое действие двух бисбензилизохинолиновых алкалоидов - лигандов каналов ASIC1a.

Подтип ASIC1a является самым эффективным кислото-чувствительным каналом в клеточной мембране, и он играет важную роль в возбуждении нейронов центральной нервной системе. Именно лиганды к этому подтипу каналов ASIC представляют наибольший интерес для разработки средств борьбы с болью, инсультами, и с нейродегенеративными заболеваниями.

В экспериментах in vitro на гетерологически экспрессированных каналах ASIC1a методом двухэлектродного фиксирования потенциала изучено действие двух бисбензилизохинолиновых алкалоидов растений.

Алкалоид линдольдхамин, выделенный из листьев лавра, значительно ингибировал ответ канала ASIC1a на физиологически значимые слабые стимулы pH 6,5–6,85 с IC50 в диапазоне 150–9 мкМ, но вызывал лишь частичный ингибирующий ответ при подаче более кислых раздражители. У мышей внутривенное введение линдольдхамина в дозе 1 мг/кг вызывало обезболивающий эффект в тесте термической гиперальгезии при воспалении, но не в тесте уксусные корчи, где проводят внутрибрюшинную инъекцию уксусной кислоты. Таким образом, было показана не просто перспективность использования растительных алкалоидов для облегчения боли, но и косвенно подтверждена вовлеченность каналов ASIC1a периферической нервной системы в генерацию болевого ответа на слабое закисление.

Структурный аналог дауризолин, в отличие от линдольдхамина, не ингибировал активацию канала ASIC1a, но вызывал необычный ответ на активацию канала протонами. Необычность заключается в проявлении второй компоненты тока, которая проявляется с задержкой в 2.5 секунды после начала развития первой быстрой компоненты тока и так же быстро десенситизируется. Вторые компоненты тока характерны для каналов ASIC2 и ASIC3, но эти компоненты постоянные, и длятся все время до полной отмены кислотного стимула. Найденный второй компонент тока у подтипа ASIC1a позволяет утверждать, что все типы кислото-чувствительных каналов имеют двойной механизм открывания и десенситизации тока, который интересно будет определить в дальнейших экспериментах.

  1. Osmakov DI, Koshelev SG, Palikov VA, Palikova YA, Shaykhutdinova ER, Dyachenko IA, Andreev YA, Kozlov SA 2019 Alkaloid Lindoldhamine Inhibits Acid-Sensing Ion Channel 1a and Reveals Anti-Inflammatory Properties. Toxins (Basel) 11 (9)
  2. Osmakov DI, Koshelev SG, Lyukmanova EN, Shulepko MA, Andreev YA, Illes P, Kozlov SA 2019 Multiple Modulation of Acid-Sensing Ion Channel 1a by the Alkaloid Daurisoline. Biomolecules 9 (8)

Лаборатория внесинаптической передачи (Семьянов А.В.)

Исследование паттернов кальциевой динамики в сетях астроцитов головного мозга

Астроциты кодируют информацию о состоянии окружающей нервной ткани в виде пространственно-временных паттернов Ca2+ активности. В свою очередь, Ca2+ события в астроцитах через ряд механизмов влияют на синаптическую пластичность, высвобождение глиопередатчиков и локальный кровоток. Использование генетически кодируемых Ca2+ индикаторов позволило визуализировать астроцитарную Ca2+ активность на уровнях от тонких периферических отростков до целых клеточных доменов и сетей клеток. Интерпретация экспериментальных результатов требует использования адекватных методов обработки данных, включая стабилизацию изображений, подавление шума, разделение сигнала на быстрые и медленные компоненты, сегментацию отдельных событий сигнализации и установление возможных закономерностей в появлении этих событий. Мы показали, что спонтанная Ca2+ активность в отдельных астроцитах имеет вид локализованных событий. Эти события (оттенки жёлтого на обработанном рисунке) возникали преимущественно на периферии пространственных доменов астроцита и характеризовались распределениями с тяжелым хвостом по размерам и длительностям. Локальные кинетические параметры нарастания и затухания флуоресценции были привязаны к морфологии клетки; в зависимости от степени вовлеченности крупных отростков в наблюдаемые события, присутствовали градации средней амплитуды и пиковой скорости изменения флуоресценции. На уровне астроцитарной сети наблюдались флуктуации суммарной Ca2+ активности, наибольший вклад в пики активности вносили одиночные события, охватывающие целиком пространственный домен астроцита. Разработанные методические подходы и полученные данные могут пролить свет на принципы формирования пространственно-временных паттернов астроцитарной Ca2+ активности и их вовлеченность в когнитивные процессы.

  1. Браже АР, Доронин МС, Попов АВ, Денисов Александро, Семьянов АВ 2019 Patterns of Calcium Dynamics in Brain Astrocytic Networks. Ross Fiziol Zh Im I M Sechenova 105 (11) 1436–1451

Лаборатория внесинаптической передачи (Семьянов А.В.)

Трёхмерная реконструкция астроцитарных отростков

Используя электронную микроскопию серийных срезов, мы получили трёхмерную реконструкцию астроцитарных отростков. Астроцитарные отростки состояли из веточек, стержнеобразных структур, содержащих органеллы, а также листочков, тонких перисинаптических отростков без органелл, прикреплённых к веточкам. Мы идентифицировали листочки разных размеров и форм и показали, что более крупные листочки частично теряют свою плоскую структуру, что может быть необходимо для приёма цистерн эндоплазматического ретикулума и дальнейшего преобразования листочков в расширения веточек. Дополнительно было показано, что количество глутаматергических синапсов, контактирующих с листочками, определялось только размерами самих листочков.

  1. Gavrilov N, Golyagina I, Brazhe A, Scimemi A, Turlapov V, Semyanov A 2018 Astrocytic coverage of dendritic spines, dendritic shafts, and axonal boutons in hippocampal neuropil. Front Cell Neurosci 12 248

Лаборатория молекулярных инструментов для нейробиологии (Василевский А.А.)

,  

Лаборатория моделирования биомолекулярных систем (Ефремов Р.Г.)

Создана база данных всех известных пептидных лигандов калиевых каналов – Kalium 2.0

Ранее нами была создана исчерпывающая база данных токсинов скорпионов, действующих на калиевые каналы, получившая название Kalium. Теперь она была расширена и включает вообще все известные лиганды калиевых каналов пептидной природы. Вместе с ресурсом Guide to PHARMACOLOGY, содержащим информацию о низкомолекулярных лигандах, база данных Kalium 2.0 предоставляет исследователям всеобъемлющую информацию об этой важнейшей группе соединений.

По традиции, наша инициатива получила широкое одобрение сообщества, в качестве экспертов Kalium 2.0 выступили ведущие мировые специалисты в области лигандов ионных каналов. Подробнее читай в пресс-релизе на сайте РНФ. База данных Kalium 2.0 доступна по ссылке.

  1. Tabakmakher VM, Krylov NA, Kuzmenkov AI, Efremov RG, Vassilevski AA 2019 Kalium 2.0, a comprehensive database of polypeptide ligands of potassium channels. Sci Data 6 (1) 73

Лаборатория молекулярных инструментов для нейробиологии (Василевский А.А.)

,  

Лаборатория биомолекулярной ЯМР-спектроскопии (Арсеньев А.С.)

,  

Лаборатория моделирования биомолекулярных систем (Ефремов Р.Г.)

,  

Группа анализа структуры мембранных белков in silico (Чугунов А.О.)

Метод белковой топографии позволил улучшить блокатор калиевого канала

Ранее для проектирования пептидов с заданной функцией мы предложили использовать удобный структурный каркас, а именно α-гарпининовую укладку, характерную для токсинов из яда скорпионов и защитных пептидов растений. Теперь использование разработанного нами метода белковой топографии позволило существенно улучшить свойства искусственного α-гарпинина, блокирующего калиевые каналы Kv1.3, важную фармакологическую мишень. Совместное использование двух подходов ‑ «скаффолд-инженерии» и белковой топографии ‑ позволяет получать оптимизированные лиганды ионных каналов.

  1. Berkut AA, Chugunov AO, Mineev KS, Peigneur S, Tabakmakher VM, Krylov NA, Oparin PB, Lihonosova AF, Novikova EV, Arseniev AS, Grishin EV, Tytgat J, Efremov RG, Vassilevski AA 2019 Protein Surface Topography as a tool to enhance the selective activity of a potassium channel blocker. J Biol Chem

Отдел молекулярной биологии и биотехнологии растений

Лаборатория функциональной геномики и протеомики растений (Тальянский М.Э.)

Короткие рамки считывания кодируют регуляторные микробелки у растений

В организмах живых существ есть небольшие участки ДНК размером до 300 пар нуклеотидов, которые могут потенциально кодировать маленькие белки. Короткие рамки считывания найдены в ДНК всех организмов, однако их обычно отбрасывают при биоинформатическом анализе генома. Это приводит к тому, что кодирующий потенциал геномов остается неизученным, а биологическая роль продуктов считывания этих коротких рамок зачастую недооценивается. Мы обнаружили приблизительно 70 тысяч маленьких рамок считывания на различных типах молекул РНК модельного растения — мох Physcomitrella patens. Более 5000 из них оказались консервативными, то есть мало изменявшимися в процессе эволюции у всех организмов, поэтому они встречались не только у мха. Для поиска транслирующихся коротких рамок был использован масс-спектрометрический анализ. После жесткой фильтрации, для дальнейшего анализа использовали 46 транслирующихся рамок, находящихся на разных типах РНК, включая длинные некодирующие РНК. По некоторым коротким рамкам были получены мутантные линии со сверхэкспрессией или нокаутом пептидов. Оказалось, что выбранные для проверки микробелки участвуют в регуляции развития и роста мха. При «выключении» найденных генов, например отвечающих за синтез пептидов psep3 и psep25, наблюдалось снижение роста растения, а их избыточная работа приводила к разнообразным внешним эффектам или появлению новых гаметофоров — частей, несущих половые органы. В настоящее время научный интерес к теме начал стремительно расти, особенно из-за того, что причина некоторых заболеваний человека лежит в нарушении альтернативных рамок считывания.

  1. Fesenko I, Kirov I, Kniazev A, Khazigaleeva R, Lazarev V, Kharlampieva D, Grafskaia E, Zgoda V, Butenko I, Arapidi G, Mamaeva A, Ivanov V, Govorun V 2019 Distinct types of short open reading frames are translated in plant cells. Genome Res 29 (9) 1464–1477

Лаборатория экспрессионных систем и модификации генома растений (Долгов С.В.)

Создание безмаркерных растений томата с тканеспецифичной экспрессией гетерологичного целевого белка на основе системы рекомбинации и оригинального промотора.

Клонирован и детально  изучен светоиндуцибельный плодоспецифичный промотор томата ELIP, использованный в дальнейшем для создания безмаркерных цисгенных растений томата на основе системы рекомбинации MF1 с плодоспецифической экспрессией гетерологичного белка тауматина

  1. Timerbaev V, Pushin A, Dolgov S 2019 Production of marker-free tomato plants expressing the supersweet protein thaumatin II gene under the control of predominantly fruit-specific promoters. Plant Cell Tissue Organ Cult
  2. Timerbaev V, Dolgov S 2019 Functional characterization of a strong promoter of the early light-inducible protein gene from tomato. Planta

Лаборатория биотехнологии растений (Шевчук Т.В.)

Получение и анализ безмаркерных масличных растений Camelina sativa, экспрессирующих ген антимикробного пептида цекропина Р1

Получены и исследованы безмаркерные масличные трансгенные растения камелины (Camelina sativa (L.) Crantz), с синтетическим геном антимикробного пептида цекропина Р1 под контролем промотора 35S РНК вируса мозаики цветной капусты. Для трансформации растений был использован агробактериальный бинарный вектор, не содержащий селективных генов устойчивости к антибиотикам и гербицидам. Скрининг безмаркерных трансформантов проводили по детектированию цекропина Р1 по его антибактериальной активности и с помощью иммуноферментного анализа. Полученные растения проявляют повышенную устойчивость к инфекции бактерией Erwinia carotovora, грибом Fusarium graminearum и к окислительному стрессу в условиях заражения. Анализ жирнокислотного состава семян нетрансгенных и трансгенных линий камелины, экспрессирующих ген сесР1, показал повышенное количество α-линоленовой кислоты по сравнению с семенами немодифицированных растений. Полученные растения перспективны для использования в сельскохозяйственной биотехнологии.

  1. Zakharchenko NS, Furs OV, Pigoleva SV, Dyachenko OV, Aripovskii AV, Buryanov YI, Shevchuk TV 2019 Obtaining and Analysis of Marker-free Oil Plants Camelina sativa (L.) Expressing Gene for Antimicrobial Peptide Cecropin P1. APPL BIOCHEM MICRO+ 55 (9) 888–898
  2. Zakharchenko NS, Furs OV, Pigoleva SV, Dyachenko OV, Aripovskii AV, Buryanov YI, Shevchuk TV 2019 Obtaining and Analysis of Marker-free Oil Plants Camelina sativa (L.) Expressing Gene for Antimicrobial Peptide Cecropin P1. Biotekhnologiya 35 (1) 45–57

Лаборатория биотехнологии растений (Шевчук Т.В.)

Разнообразие родопсинов в культивируемых микроорганизмах семейства Geodermatophilaceae, ассоциированных с неводными местами обитания

Обнаружено большое количество различных родопсинов в культивируемых бактериях, выделенных из жарких и засушливых экологических ниш. Всего выявлен 31 ген родопсина в 51 проанализированном геноме штаммов, принадлежащих к семейству Geodermatophilaceae. В целом, 88% штаммов, несущих родопсины, выделены из неводных сред. Было обнаружено, что 82% штаммов, принадлежащих к роду Geodermatophilus, имеют по меньшей мере один ген по сравнению с 38% штаммов других родов, которые содержат родопсины. Анализ ключевых аминокислот выявил две группы изучаемых белков: DTE (предположительно протонный насос) и NDQ (предположительно натриевый насос). Протонные насосы были разделены на две подгруппы (DTEW и DTEF) в соответствии с филогенетическим анализом и наличием высококонсервативного триптофана или фенилаланина в положении 182. Среди всех изученных родопсинов подтип DTEF является наиболее уникальным, и обнаружен только в этом семействе.

На рисунке показано филогенетическое дерево белковых последовательностей родопсинов, обнаруженных у бактерий семейства Geodermatophilaceae.

  1. Tarlachkov SV, Shevchuk TV, Montero-Calasanz MDC, Starodumova IP 2019 Diversity of rhodopsins in cultivated bacteria of the family Geodermatophilaceae associated with non-aquatic environments. Bioinformatics

Лаборатория молекулярных основ стрессоустойчивости растений (Тальянский М.Э.)

,  

Лаборатория функциональной геномики и протеомики растений (Тальянский М.Э.)

Кластер дифференциально экспрессируемых белков метионинового цикла в сортах картофеля, контрастных в ответе на комбинированный стресс

Сравнительный количественный протеомный анализ сортов картофеля Гала и Чикаго, контрастных в ответе на биотический стресс (инфекция Y вирусом картофеля, YВК) и абиотический тепловой стресс (повышение температуры до 28°С) выявил кластер дифференциально экспрессируемых белков-участников метионинового цикла. Известно, что метилирование РНК/ДНК является важным фактором, влияющим на устойчивость растений к вирусной инфекции и возможно, толерантность к абиотическим стрессам.

В растениях восприимчивого сорта Чикаго снижено количество пяти белков (на схеме выделены зеленым цветом), участвующих в процессе метилирования. Напротив, в растениях устойчивого сорта Гала увеличено количество цистатион β-лиазы и SAM метилтрансферазы (на схеме отмечены красным цветом), участвующих в превращении S-аденозилметионина - донора метильной группы. Проанализированы уровни экспрессии генов некоторых из белков метионинового цикла методом количественной ПЦР в реальном времени. Сравнение полученных данных с результатами протеомного анализа показало, что снижение количества белков метионинового цикла у восприимчивого сорта Чикаго происходит на трансляционном, а не на транскрипционном уровне. Предположено, что воприимчивость к стрессам растений картофеля сорта Чикаго может быть связано с пониженным уровнем белков, участвующих в метилировании.

Отдел химической биологии гликанов и липидов

Лаборатория углеводов (Бовин Н.В.)

Исследование генезиса естественных антител человека в течение первого года жизни выявило три аспекта, которые идут вразрез с имеющимися представлениями

Не все IgG матери обнаруживаются у ребенка, некоторые специфичности отсутствуют до 12-месячного возраста. То есть, по-видимому существует механизм, предотвращающий их миграцию через плаценту.

Анти-гликановых антител меньше у детей, питавшихся грудным молоком. То есть, «неестественное» питание сопровождается слишком ранним появлением антител.

Считалось, что в возрасте 2 месяцев у младенца уже нет материнских IgG, Мы видим, что их уровень в этом возрасте всего лишь вдвое меньше, то есть, остается существенным.

Лаборатория углеводов (Бовин Н.В.)

Гликановая специфичность галектинов зависит от «модульной» организации, несмотря на одинаковость субъединиц-модулей

В приведенном примере изучались варианты рекомбинантного галектина-1, у которого углевод-связывающие домены организованы не так, как у нативного белка. У нативного белка два домены соединены хвост-к-хвосту встык. Мы изучали тоже двух-доменные варианты, но с дополнительным коротким и длинным спейсером; а также четырех-доменные. Оказалось, что двух-доменные конструкты избирательно теряют способность связываться с некоторыми из канонических гликанов-лигандов галектина-1. Аналогичное явление наблюдалось и для галектина-3.

Лаборатория химии липидов (Водовозова Е.Л.)

Фермент-чувствительные липосомы с фосфолипидными аналогами колхициноидов

С учётом строения сайта связывания субстрата фосфолипазы А2 (PLA2) и профиля латерального давления липидного бислоя разработаны и синтезированы фосфолипидные аналоги колхициноидов для встраивания в мембрану фермент-чувствительных липосом. Полученные липофильные пролекарства колхициноидов минимально нарушают строение бислоя; в составе липосом они проявляют цитотоксичность в субмикромолярном диапазоне.

  1. Shchegravina ES, Tretiakova DS, Alekseeva AS, Galimzyanov TR, Utkin YN, Ermakov YA, Svirshchevskaya EV, Negrebetsky VV, Karpechenko NY, Chernikov VP, Onishchenko NR, Vodovozova EL, Fedorov AY, Boldyrev IA 2019 Phospholipidic Colchicinoids as Promising Prodrugs Incorporated into Enzyme-Responsive Liposomes: Chemical, Biophysical, and Enzymological Aspects. Bioconjug Chem 30 (4) 1098–1113

Отдел биомолекулярной химии

Лаборатория химии метаболических путей (Ямпольский И.В.)

,  

Лаборатория биомолекулярной ЯМР-спектроскопии (Арсеньев А.С.)

,  

Лаборатория лиганд-рецепторных взаимодействий (Кашеверов И.Е.)

,  

Группа синтетической биологии

Расшифрованы молекулярные основы биолюминесценции Odontosyllis

Впервые определены структуры трех ключевых низкомолекулярных компонентов биолюминесцентной системы морских полихет Odontosyllis undecimdonta: люциферина, оксилюциферина (Green), а также продукта неспецифического окисления люциферина (Pink) кислородом. Установлено, что эти соединения имеют крайне необычный гетероциклический скелет, содержащий три атома серы с различными степенями окисления. Предложены химические механизмы ферментативного (люминесцентного) и неферментативного оксиления люциферина Odontosyllis. Более того, выявлено, что оксилюциферин Odontosyllis является единственным из известных для морских люминесцентных организмов первичным эмиттером зеленого света.

  1. Kotlobay AA, Dubinnyi MA, Purtov KV, Guglya EB, Rodionova NS, Petushkov VN, Bolt YV, Kublitski VS, Kaskova ZM, Ziganshin RH, Nelyubina YV, Dorovatovskii PV, Eliseev IE, Branchini BR, Bourenkov G, Ivanov IA, Oba Y, Yampolsky IV, Tsarkova AS 2019 Bioluminescence chemistry of fireworm Odontosyllis. Proc Natl Acad Sci U S A 116 (38) 18911–18916

Отдел биоматериалов и бионанотехнологий

Лаборатория молекулярной биофизики (Олейников В.А.)

Методика определения 3-D распределений магнитных нанообъектов в матрице. Определение «анатомии» микрочастиц для мультиплексной диагностики

Разработана методика определения 3-D распределений магнитных нанообъектов в матрице на основе использования потенциала разработанной ранее в ИБХ РАН уникальной научной установки

Возможности метода продемонстрированы на примере определения 3-D распределения магнитных наночастиц в полимерных микрочастицах (фирма Luminex) для мультиплексной диагностики, включая метаболические заболевания, иммунологию, нейродегенеративные заболевания, токсичность, рак и другие, с использованием минимальных объемов образца.

  1. Mochalov KE, Chistyakov AA, Solovyeva DO, Mezin AV, Oleinikov VA, Vaskan IS, Molinari M, Agapov II, Nabiev I, Efimov AE 2017 An instrumental approach to combining confocal microspectroscopy and 3D scanning probe nanotomography. Ultramicroscopy 182 118–123

Лаборатория полимеров для биологии (Зубов В.П.)

Анизотропные гидрогели с системой ориентированных каналов для направленного роста клеток животных

Актуальной задачей тканевой инженерии является поиск материалов, которые могут быть использованы в качестве альтернативы аллотрансплантатам. Была разработана методика получения гидрогелей с биомиметической структурой, имитирующей периневрий/эпиневрий периферического нерва. Анизотропные гидрогели образуются в результате фазового разделения композиций хитозан-ПВС в присутствии осадителя, сопровождающегося формиро-ванием параллельно ориентированных каналов. Полученные гидрогели характеризуются низким уровнем цитотоксичности и обеспечивают направленный рост клеток животных (глиомы C6).

  1. Sochilina AV, Budylin NY, Gamisonia AM, Chalykh AE, Zubov VP, Vikhrov AA 2019 Multichannel hydrogel based on a chitosan–poly(vinyl alcohol) composition for directed growth of animal cells. Colloids Surf B Biointerfaces 184 110495

Лаборатория биомедицинских материалов (Марквичева Е.А.)

Керасомы для доставки доксорубицина

Практически все противораковые лекарства плохо растворимы в воде и обладают низкой селективностью, что приводит к побочным эффектам. Проблему можно решить, загрузив лекарства в наноносители.   Однако, все представленные в настоящее время  на фармацевтическом рынке  лекарства на основе  наноносителей (липосом) не обладают достаточной стабильностью для обеспечения  длительного их циркулирование  в кровотоке. В Лаборатории биомедицинских материалов (рук. Марквичева Е.А.) совместно с коллегами из Московского технологического университета (кампус МИТХТ)  разработали и протестирjвали  в 3D in vitro модели липосомы нового типа – керасомы. Последние представляют собой модифицированные катионные липосомы, покрытые кремний-органической оболочкой, что позволяет обеспечить пролонгированное высвобождение противораковых лекарств, в частности доксорубицина. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Science & Engineering C (IF 5.08).

  1. Gileva A, Sarychev G, Kondrya U, Mironova M, Sapach A, Selina O, Budanova U, Burov S, Sebyakin Y, Markvicheva E 2019 Lipoamino acid-based cerasomes for doxorubicin delivery: Preparation and in vitro evaluation. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 100 724–734

Лаборатория иммунохимии (Бровко Ф.А.)

Геномное исследование S. aureus, ассоциированного с маститом коров.

С помощью метода WGS проведён анализ токсикогенного потенциала S. aureus, ассоциированного с маститом КРС (коров). Проведено полногеномное секвенирование 50 штаммов из различных регионов РФ. Для исследованных образцов составлена карта генома, проведена аннотация с использованием различных ресурсов биоинформатики, геномы зарегистированы в базе данных GenBank.

Исследованные штаммы обладают широким арсеналом факторов вирулентности. Все изоляты несли гены гемолизинов; гены лейкоцидинов встречались в 80%. Также у всех изолятов идентифицированы гены адгезинов и гены, ответственные за формирование биоплёнок. Гены энтеротоксинов идентифицированы у 38% изолятов и представлены  генным кластером egc (seg и sei). Также  у всех изолятов идентифицированы гены эксфолиативных токсинов, хотя их функция при мастите пока не ясна. Частично исследована проблема антибиотикоустойчивости, большинство изолятов относятся к группе MSSA/ MDR S. aureus. Исследование поддержано РНФ 15-16-00020.

Группа молекулярной экологии (Трубецкая О.Е.)

На пути к получению экологически чистых фотодеструкторов органических загрязнителей на основе гуминовых веществ

Природные коллоидные наночастицы - гуминовые кислоты чернозема (ГК) были фракционированы с помощью (1) препаративной эксклюзивной хроматографии низкого давления или (2) многократной ультрафильтрацией на фракции с номинальными молекулярными размерами >100 кДа, 30-100 кДа, 5-30 кДа и <5кДа и протестированы на способность разрушать модельные ароматические соединения   2,4,6-триметилфенол и фурфурол при освещении полихроматическим светом в диапазоне 300-450 нм. 

Впервые было обнаружено, что фракции ГК чернозема с МР менее 5 кДа обладают максимальной способностью разлагать выше названные субстраты, в то время как фракции с МР более 30 кДа этой функцией практически не обладают.

Полученные данные являются фундаментальным научным базисом для промышленного получения экологически чистых препаратов с функцией эффективной фотодеструкции органических поллютантов.

  1. Trubetskoi OA, Patsaeva SV, Trubetskaya OE 2019 Photochemical Degradation of Organic Pollutants in Solutions of Soil Humic Acids. EURASIAN SOIL SCI+ 52 (9) 1075–1080

Отдел геномики адаптивного иммунитета

Лаборатория методов иммуносеквенирования (Чудаков Д.М.)

Исследование роли опухоль-инфильтрирующих B-лимфоцитов

- Впервые показана ассоциация изотипного состава антител и В-клеточных рецепторов в опухолевом окружении и прогноза выживания пациентов, связанная с наличием определенных драйверных мутаций. 

- Роль опухоль-инфильтрирующих В-лимфоцитов впервые системно охарактеризована через призму анализа репертуаров антител и В-клеточных рецепторов. 

Совместно с Приволжским исследовательским медицинским университетом.

 

Публикации: 

1) Isaeva OI, Sharonov GV, Serebrovskaya EO, Turchaninova MA, Zaretsky AR, Shugay M, Chudakov DM (2019). Intratumoral immunoglobulin isotypes predict survival in lung adenocarcinoma subtypes. J Immunother Cancer 7 (1), 279

2) Sharonov GV, Serebrovskaya EO, Yuzhakova DV, Britanova OV, Chudakov DM (2020). B cells, plasma cells and antibody repertoires in the tumour microenvironment. Nature Rev. Immunology, in press.

  1. Isaeva OI, Sharonov GV, Serebrovskaya EO, Turchaninova MA, Zaretsky AR, Shugay M, Chudakov DM 2019 Intratumoral immunoglobulin isotypes predict survival in lung adenocarcinoma subtypes. J Immunother Cancer 7 (1) 279

Лаборатория сравнительной и функциональной геномики (Лебедев Ю.Б.)

,  

Лаборатория методов иммуносеквенирования (Чудаков Д.М.)

,  

Группа алгоритмов иммуносеквенирования (Шугай М.А.)

Новый подход к функциональному анализу данных секвенирования репертуаров Т-лимфоцитов

С целью идентификации клинически значимых клонов Т-клеток мы создали метод кластерного анализа секвенированных репертуаров Т-клеточных рецепторов ALICE (рис a). Мы успешно применили наш метод для сравнительного анализа популяций наивных Т клеток и клеток памяти (рис b), для выявления реактивных клонов Т-клеток при MLR тесте (рис c, d), для идентификации характеристических клонов у пациентов с аутоиммунными и онкологическими заболеваниями или у лиц, проходящих противовирусную вакцинацию. В целом, результаты применения алгоритма ALICE показали, что наш метод эффективно обнаруживает Т-клеточные рецепторы, структурную информацию о которых можно использовать для диагностики различных заболеваний и рационального дизайна вакцин.

  1. Pogorelyy MV, Minervina AA, Shugay M, Chudakov DM, Lebedev YB, Mora T, Walczak AM 2019 Detecting T cell receptors involved in immune responses from single repertoire snapshots. PLoS Biol 17 (6) e3000314

Группа структурной организации Т-клеточного иммунитета (Британова О.В.)

Исследование формирования репертуара Т клеточных рецепторов (TCR) в популяции CD4+ и регуляторных CD4+ T лимфоцитов.

Мы изучили, как разные аллельные варианты MHCII влияют на репертуар TCR наивных хелперных и регуляторных CD4 + T лимфоцитов у разных линий мышей. Были обнаружены существенные различия в разнообразии, конвергенции и физико-химических свойствах антиген-взаимодействующих участков CDR3 TCR между репертуарами этих мышиных линий. На уровне популяции такие различия могут влиять на индивидуальную восприимчивость к инфекциям.

В другой нашей работе мы обнаружили, что в пуповинной крови и в эмбриональной ткани кишечника присутствуют CD4+ лимфоциты с фенотипом Т клеток памяти. Редкая высоко клональная популяция CD4+ Т клеток памяти в пуповинной крови продуцируют про-воспалительный спектр цитокинов и характеризуется высоким сходством TCR репертуара между разными донорами, что может указывать на формирование памяти в ответ на похожие чужеродные антигены.

  1. Li N, van Unen V, Abdelaal T, Guo N, Kasatskaya SA, Ladell K, McLaren JE, Egorov ES, Izraelson M, Chuva de Sousa Lopes SM, Höllt T, Britanova OV, Eggermont J, de Miranda NFCC, Chudakov DM, Price DA, Lelieveldt BPF, Koning F 2019 Memory CD4 T cells are generated in the human fetal intestine. Nat Immunol 20 (3) 301–312

Группа алгоритмов иммуносеквенирования (Шугай М.А.)

Создана база данных последовательностей Т-клеточных рецепторов

Нами была создана база данных последовательностей Т-клеточных рецепторов (ТКР) с известной антигенной специфичностью VDJdb, а также разработан интуитивный интерфейс для работы с ней и предсказания антигенной специфичности репертуаров ТКР

  1. Bagaev DV, Vroomans RMA, Samir J, Stervbo U, Rius C, Dolton G, Greenshields-Watson A, Attaf M, Egorov ES, Zvyagin IV, Babel N, Cole DK, Godkin AJ, Sewell AK, Kesmir C, Chudakov DM, Luciani F, Shugay M 2019 VDJdb in 2019: database extension, new analysis infrastructure and a T-cell receptor motif compendium. Nucleic Acids Res

Отдел «Учебно-научный центр» (Овчинникова Т.В.)

Новые антимикробные пептиды из лейкоцитов козы Capra hircus

В рамках работы по изучению антимикробных пептидов (АМП) животных, проводимой в Учебно-научном центре ИБХ РАН, были изучены биологические свойства новых защитных пептидов из лейкоцитов козы Capra hircus – α-спиральный пептид ChMAP-28 и пролин-богатый пептид mini-ChBac7.5Nα. В ходе работы были получены рекомбинантные аналоги природных АМП и изучен молекулярный механизм их действия. Показано выраженное синергическое действие защитных пептидов козы Capra hircus в отношении мультирезистентных бактерий. Присутствие ChMAP-28 препятствует возникновению устойчивости к пролин-богатым антимикробным пептидам, действующим на рибосому. Показана выраженная активность ChMAP-28 в отношении раковых клеток и предположен молекулярный механизм противоопухолевого действия пептида. По результатам исследования опубликованы две статьи в журналах Q1 и получен патент РФ.

  1. Emelianova AA, Kuzmin DV, Panteleev PV, Sorokin MI, Buzdin AA, Ovchinnikova TV 2018 Anticancer Аctivity of the Goat Antimicrobial Peptide ChMAP-28. Front Pharmacol 9 1501
  2. Panteleev PV, Bolosov IA, Kalashnikov A, Kokryakov VN, Shamova OV, Emelianova AA, Balandin SV, Ovchinnikova TV 2018 Combined antibacterial effects of goat cathelicidins with different mechanisms of action. Front Microbiol 9 (NOV) 2983

Отдел функционирования живых систем

Лаборатория молекулярной онкологии (Донцова О.А.)

Фактор транскрипции Foxp1 играет важную роль в функционировании регуляторных Т-клеток

Регуляторные Т-клетки (Трег) – это субпопуляция Т-хелперов, обладающих иммуносупрессорными свойствами. Трег необходимы для защиты организма от избыточного иммунного ответа и подавления аутоиммунитета. Уникальные функции Трег определяет фактор транскрипции Foxp3, который контролирует Трег-специфическую экспрессию генов. Сотрудник Отдела функционирования живых систем к.х.н. Ю.П. Рубцов совместно с коллегами из Мемориального онкологического центра им. Слоуна-Кеттеринга, исследовал функции родственного Foxp3 белка, Foxp1, в Трег. Отсутствие Foxp1 изменяет связывание Foxp3 с хроматином, понижая чувствительность дефектных Трег к IL-2 и способность к иммуносупрессии. Результаты опубликованы в журнале Nature Immunology.

  1. Konopacki C, Pritykin Y, Rubtsov Y, Leslie CS, Rudensky AY 2019 Transcription factor Foxp1 regulates Foxp3 chromatin binding and coordinates regulatory T cell function. Nat Immunol 20 (2) 232–242

Лаборатория молекулярной онкологии (Донцова О.А.)

Интегратор – это ключевой компонент биогенеза теломеразной РНК

Теломеры представляют собой особые ДНК-белковые структуры, которые расположены на концах линейных эукариотических хромосом. Длина теломер определяет потенциал пролиферации клеток. Теломераза является ключевым компонентом системы поддержания длины теломер. Хотя теломераза неактивна в большинстве соматических клеток, ее активность определяет клоногенный потенциал стволовых клеток как ресурса регенерации тканей и организма. Реактивация теломеразы происходит в процессе иммортализации в большинстве раковых клеток. Теломераза представляет собой рибонуклеопротеин, который содержит компоненты обратной транскриптазы теломеразы и РНК. Механизм процессинга РНК теломеразы включает обрезку экзосом или деградацию первичного предшественника. Последние данные свидетельствуют о том, что конкуренция между процессингом и распадом теломеразной РНК может регулировать количество этой РНК на физиологическом уровне. Мы показали, что прекращение транскрипции РНК теломеразы человека зависит от типа промотора, который взаимодействует с мультисубъединичным комплексом Integrator для взаимодействия с РНК-полимеразой II и прекращения транскрипции гена РНК теломеразы человека.

  1. Rubtsova MP, Vasilkova DP, Moshareva MA, Malyavko AN, Meerson MB, Zatsepin TS, Naraykina YV, Beletsky AV, Ravin NV, Dontsova OA 2019 Integrator is a key component of human telomerase RNA biogenesis. Sci Rep 9 (1) 1701
  2. Konopacki C, Pritykin Y, Rubtsov Y, Leslie CS, Rudensky AY 2019 Transcription factor Foxp1 regulates Foxp3 chromatin binding and coordinates regulatory T cell function. Nat Immunol 20 (2) 232–242

Лаборатория молекулярного дизайна и синтеза (Коршун В.А.)

Флуоресцентные инь-янь зонды для от-кПЦР детекции низкокопийной РНК ВИЧ

Флуорогенные олигонуклеотидные зонды широко используются в количественной ПЦР для диагностики патогенов. Обычно зонды содержат флуорофор и тушитель флуоресценции, например, в варианте инь-янь (рисунок, А). Мы синтезировали модельные ДНК-шпильки с двойным мечением идентичными красителями (R6G, ROX и Cy5) по 5' и 3'-терминальных положениям и обнаружили, что экситонное тушение флуоресценции гомодимера позволяет использовать такие пары красителей в гомогенном анализе. Инь-янь зонды с двумя идентичными красителями (рисунок, B) превосходили эти же зонды в варианте краситель-тушитель, а также продемонстрировали повышенную чувствительность (предел детекции 10 и 30 копий/мл, соответственно) обнаружения низкокопийной РНК ВИЧ по сравнению с использованием коммерческого набора Abbott RealTime HIV-1 на основе красителей VIC-BHQ. Тестирование проводилось как на модельных смесях (плазма крови с добавлением дезактивированного вируса ВИЧ-1), так и на 36 подтвержденных клинических образцах (на низкокопийных образцах выявлено 4 положительных результата присутствия ВИЧ РНК по сравнению с 1 выявленным с помощью набора Abbott). Исследование выполнено в сотрудничестве с коллегами из других институтов (Сколтех, Институт эпидемиологии и др.).

  1. Kireev DE, Farzan VM, Shipulin GA, Korshun VA, Zatsepin TS 2020 RT-qPCR Detection of Low-Copy HIV RNA with Yin-Yang Probes. Methods Mol Biol 2063 27–35
  2. Farzan VM, Kvach MV, Aparin IO, Kireev DE, Prikazchikova TA, Ustinov AV, Shmanai VV, Shipulin GA, Korshun VA, Zatsepin TS 2019 Novel homo Yin-Yang probes improve sensitivity in RT-qPCR detection of low copy HIV RNA. Talanta 194 226–232

Лаборатория молекулярного дизайна и синтеза (Коршун В.А.)

,  

Группа кросс-сшивающих ферментов

Противовирусные соединения на основе 5-(перилен-3-илэтинил)урацильных производных

Жесткие амфипатического ингибиторы сслияния (RAFI) являются мощными противовирусными препаратами на основе периленового фрагмента, связанного с нуклеозидным остатком. Синтез безуглеводных аналогов RAFI, 5-(перилен-3-илетинил)урацил-1-уксусной кислоты и ее амидов, проводился с использованием стратегии комбинации защитных групп. Соединения обладают низкой токсичностью для клеток PEK и RD, а также проявляют высокую активность против вируса клещевого энцефалита (TBEV): значения EC50 варьируются от 0,077 мкМ до субнаномолярных. Примечательно, что 3-пивалоилоксиметил (Pom) защищенные промежуточные вещества проявляли еще более ярко выраженную активность. Пропаргиламид 3-Pom-5-(перилен-3-илетинил)урацил-1-уксусной кислоты в качестве универсального предшественника использовался в реакции циклоприсоединения алкинов и азидов (CuAAC) для синтеза нескольких производных, включая три разветвленные молекулы. Для сборки молекул, содержащих 2...4 антивирусных 5-(перилен-3-илэтинил)урацильных остатков (первых поливалентных периленовых антивирусных препаратов) применялись полиазиды на основе пентаэритрита. Четыре синтезированных соединения, включая разветвленный кластер, показали хорошие значения EC50 (1...3 нМ) против TBEV в клеточной культуре. Полученные результаты свидетельствуют о том, что углеводный остаток в нуклеозидах RAFI не играет решающей роли в их противовирусном действии, а биологическая активность 5-(перилен-3-илетинил)-урацилового фармакофорного скаффолда может быть эффективно модулирована заместителями в положениях 1 и 3. Высокая противовирусная активность новых соединений в сочетании с низкой токсичностью свидетельствуют об их потенциальной применимости для противовирусной терапии. Тестирование противовирусных свойств веществ проводилось в Институте полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М.В. Чумакова.

  1. Sapozhnikova KA, Slesarchuk NA, Orlov AA, Khvatov EV, Radchenko EV, Chistov AA, Ustinov AV, Palyulin VA, Kozlovskaya LI, Osolodkin DI, Korshun VA, Brylev VA 2019 Ramified derivatives of 5-(perylen-3-ylethynyl)uracil-1-acetic acid and their antiviral properties. RSC Adv 9 (45) 26014–26023
  2. Chistov AA, Orlov AA, Streshnev PP, Slesarchuk NA, Aparin IO, Rathi B, Brylev VA, Kutyakov SV, Mikhura IV, Ustinov AV, Westman G, Palyulin VA, Jain N, Osolodkin DI, Kozlovskaya LI, Korshun VA 2019 Compounds based on 5-(perylen-3-ylethynyl)uracil scaffold: High activity against tick-borne encephalitis virus and non-specific activity against enterovirus A. Eur J Med Chem 171 93–103

Лаборатория механизмов генной экспрессии (Шпаковский Г.В.)

Защитные функции прогестероновой системы гормональной регуляции у высших растений

Установлено, что одной из важнейших функций сохранившейся в растениях наряду с брассиностероидной более древней прогестероновой системы стероидной гормональной регуляции является защита от биотических и абиотических стрессов. Вдобавок к ранее отмеченной нами защите трансгенных по CYP11A1  растений табака от патогенного грибка Botrytis cinerea, в 2019 году нами показано, что экспрессия кДНК CYP11A1 цитохрома P450scc в трансгенных растениях томата повышает их устойчивость к широкому спектру биотических стрессовых факторов: не только к инфекции Botrytis cinerea, но и к таким фитопатогенам, как Alternaria spp., Oidium neolycopersici и Cladosporium fulvum. Растения линии №7 в поколениях Т1-Т3 практически не проявляли признаков поражения всеми упомянутыми выше патогенами: вегетативные органы растений оставались интенсивно зелеными до конца вегетационного периода, который прекращался лишь с наступлением заморозков. Повышенный синтез эндогенного прогестерона повышает устойчивость растений семейства Solanaceae (томат, табак) и к абиотическим стрессам (засуха, засоление). Обнаружено явление направленной защиты митохондрий клеток мезофила листьев трансгенных растений табака при солевом стрессе.

  1. Baranova EN, Khaliluev MR, Spivak SG, Bogoutdinova LR, Klykov VN, Babak OG, Shpakovski DG, Kilchevsky AV, Shematorova EK, Shpakovski GV 2018 Targeted Protection of Mitochondria of Mesophyll Cells in Transgenic CYP11A1 CDNA Expressing Tobacco Plant Leaves after NaCl-Induced Stress Damage. Vestis Lat Psr Zinat Akad 72 (6) 334–340
  2. Shpakovski GV, Spivak SG, Berdichevets IN, Babak OG, Kubrak SV, Kilchevsky AV, Aralov AV, Slovokhotov IY, Shpakovski DG, Baranova EN, Khaliluev MR, Shematorova EK 2017 A key enzyme of animal steroidogenesis can function in plants enhancing their immunity and accelerating the processes of growth and development. BMC Plant Biol 17 (Suppl 1) 189

Лаборатория мембранных и биоэнергетических систем (Шахпаронов М.И.)

Исследована связь структуры хроматина со сплайсингом пре-мРНК

Группой учёных из Лаборатории мембранных биоэнергетических систем ИБХ РАН совместно с коллегами из Университета Калифорнии в Лос-Анжелесе (UCLA, США) был описан молекулярный механизм, связывающий транскрипцию и сплайсинг пре-мРНК. При интенсивной экспрессии гена факторы, находящиеся на РНК полимеразе II, метилируют гистон 3 по лизину 36 (H3K36me) в области элонгации транскрипта. Согласно нашим данным, нуклеосомы с модификацией H3K36me образуют комплекс с белком EAF3, который привлекает фактор сплайсинга PRP45. Этот белок в свою очередь способствует активации каталитической функции сплайсосомы. Таким образом, на хроматине интенсивно транскрибирующихся генов постоянно присутствуют факторы-активаторы сплайсинга. Этот механизм повышает эффективность сплайсинга, а также создаёт связь между структурой хроматина и выбором белковых изоформ, кодируемых данным геном.

  1. Leung CS, Douglass SM, Morselli M, Obusan MB, Pavlyukov MS, Pellegrini M, Johnson TL 2019 H3K36 Methylation and the Chromodomain Protein Eaf3 Are Required for Proper Cotranscriptional Spliceosome Assembly. Cell Rep 27 (13) 3760–3769.e4

Лаборатория мембранных и биоэнергетических систем (Шахпаронов М.И.)

Определён новый тип стволовых клеток глиобластомы

Группой учёных из Лаборатории мембранных биоэнергетических систем ИБХ РАН совместно с коллегами из Университета Алабамы в Бирмингеме (UAB, США) было показано, что в глиобластоме существует два типа стволовых опухолевых клеток, способных реинициировать опухоль. Одни из них характеризуются экспрессией поверхностного маркера CD109 и располагаются в центральной части опухоли в районе некротических зон, а вторые имеют маркер CD133 и находятся на периферии опухоли и активно внедряются в нормальный мозг пациента. При хирургическом удалении глиобластомы и последующей радиотерапии происходит превращение оставшихся CD133+/CD109- клеток в CD133-/CD109+ клетки, которые в последствии быстро воссоздают некротический центр опухоли. Нами было показано, что такое превращение регулируется транскрипционным фактором C/EBPβ, который начинает экспрессироваться уже через 6 часов после обработки клеток глиобластомы ɣ-излучением. Описанный механизм, хорошо объясняет возможные причины быстрого рецидивирования глиобластом после терапии.

  1. Minata M, Audia A, Shi J, Lu S, Bernstock J, Pavlyukov MS, Das A, Kim SH, Shin YJ, Lee Y, Koo H, Snigdha K, Waghmare I, Guo X, Mohyeldin A, Gallego-Perez D, Wang J, Chen D, Cheng P, Mukheef F, Contreras M, Reyes JF, Vaillant B, Sulman EP, Cheng SY, Markert JM, Tannous BA, Lu X, Kango-Singh M, Lee LJ, Nam DH, Nakano I, Bhat KP 2019 Phenotypic Plasticity of Invasive Edge Glioma Stem-like Cells in Response to Ionizing Radiation. Cell Rep 26 (7) 1893–1905.e7

Лаборатория микрофлюидных технологий для биомедицины (Тоневицкий А.Г.)

Влияние эндогенной экспрессии α5 цепи ламининов на дифференцировку клеток колоректального рака и их чувствительность к химиотерапии

Взаимодействие опухолевых клеток с компонентами внеклеточного матрикса может оказывать большое влияние на скорость прогрессирования заболевания и метастазирование. Важнейшими компонентами этого матрикса являются ламинины - гетеротримерные гликопротеины, состоящие из одной α-, одной β- и одной γ-цепи (αβγ). Взаимодействуя с рецепторами на поверхности клетки, ламинины участвуют в регуляции всех важнейших процессов жизнедеятельности клетки. В нашей работе исследовалось влияние эндогенной экспрессии α5 цепи ламининов на клетки колоректального рака. Было показано, что нокдаун α5 цепи ассоциирован с частичной дедифференцировкой опухолевых клеток, по-видимому, посредством изменения активности Wnt-сигнального пути и комплекса mTORC1. Кроме того, в клетках происходила активация сигнальных путей ER-стресса, что способствовало увеличению чувствительности клеток к 5-фторурацилу.

Рисунок: Схематичное представления изменений, произошедших в клетках колоректального рака в результате ингибирования эндогенной экспрессии α5 цепи ламининов Желтым и зеленым выделены белки, для которых наблюдается снижение или увеличение экспрессии, кодирующих их генов, соответственно.

Группа молекулярных инструментов для исследования живых систем (Аралов А.В.)

Цианиновые красители на основе бензотиазола – флуоресцентные «разгорающиеся» зонды для детекции дуплексов и квадруплексов ДНК

Получены аналоги бензотиазолового оранжевого (БО) с одним, двумя или тремя метилбензотиазолилметилиденовыми заместителями в 1-метилпиридиниевом кольце. Проанализированы параметры флуоресценции известных и новых красителей в комплексах с различными структурами ДНК, включая G-квадруплексы (G4) и i-мотивы (IM). Все красители эффективно различали G4 и оц-ДНК. Би- и тризамещенные производные имели в основном сходные распределения относительных интенсивностей флуоресценции. Монозамещенные производные показали повышенную чувствительность к параллельным G4. Все красители были особенно чувствительны к структуре G4 с дополнительным дуплексным модулем (тромбин-связывающий аптамер TBA31). В частности, БО показал значительное (160-кратное) увеличение квантового выхода флуоресценции в комплексе с TBA31 по сравнению со свободным красителем. Моно/дизамещенные производные показали свою применимость в качестве зондов для отслеживания образования G4.

  1. Turaev AV, Tsvetkov VB, Tankevich MV, Smirnov IP, Aralov AV, Pozmogova GE, Varizhuk AM 2019 Benzothiazole-based cyanines as fluorescent “light-up” probes for duplex and quadruplex DNA. Biochimie 162 216–228

Группа молекулярных инструментов для исследования живых систем (Аралов А.В.)

Молекулярные инструменты для стабилизации неканонических вторичных структур нуклеиновых кислот

Разработаны лиганды и модификации нуклеиновых оснований для стабилизации неканонических вторичных структур нуклеиновых кислот.

  1. Schönrath I, Tsvetkov VB, Zatsepin TS, Aralov AV, Müller J 2019 Silver(I)-mediated base pairing in parallel-stranded DNA involving the luminescent cytosine analog 1,3-diaza-2-oxophenoxazine. J Biol Inorg Chem 24 (5) 693–702
  2. Zatsepin TS, Varizhuk AM, Dedkov VG, Shipulin GA, Aralov AV 2019 Oligonucleotide Primers with G8AE-Clamp Modifications for RT-qPCR Detection of the Low-Copy dsRNA. Methods Mol Biol 1973 281–297
  3. Tsvetkov VB, Zatsepin TS, Turaev AV, Farzan VM, Pozmogova GE, Aralov AV, Varizhuk AM 2019 DNA i-Motifs With Guanidino-i-Clamp Residues: The Counterplay Between Kinetics and Thermodynamics and Implications for the Design of pH Sensors. Comput Struct Biotechnol J 17 527–536

Отдел метаболизма и редокс-биологии

Лаборатория молекулярных технологий (Белоусов В.В.)

Визуализация работы антиоксидантных систем хемогенетическими методами

Пероксид водорода образуется под действием ряда ферментов и выполняет сигнальные функции локально в тех компартментах, в которых образуется. Его диффузия внутри клетки ограничена действием антиоксидантных систем, Это способствует возникновению локально повышенных концентраций АФК, достаточных для осуществления регуляторных функций, при этом не вызывающих повреждений.  На данный момент не был до конца ясен вклад каждой отдельной антиоксидантной системы в этот процесс. Визуализация работы антиоксидантных систем достаточно сложна: ферменты, генерирующие пероксид водорода, имеют свой паттерн локализации, также как и основные члены антиоксидантных систем, при этом оба паттерна малоизучены. 

Для решения этой проблемы в лаборатории Белоусова использовали принципы хемогенетики и синтетической биологии.  Фермент оксидаза Д-аминокислот (ДААО), осуществляющий окислительное дезаминирование Д-аминокислот с образованием пероксида водорода в качестве побочного продукта,  уже с успехом использовался для контролируемой продукции H2O2 в различных типах клеток, а также in vivo. С помощью специального пептидного сигнала этот фермент направляли в клеточное ядро, а чувствительный к пероксиду водорода биосенсор HyPer3  - в матрикс митохондрий. Оба компартмента сохраняли свои позиции в клетке на протяжении времени, достаточного для визуализации градиента пероксида водорода. Данный градиент формировался после активации ДААО добавкой Д-аминокислоты в результате действия антиоксидантных систем, препятствовавших диффузии образующегося H2O2. Далее, используя специфичные ингибиторы, было показано, что ключевую роль в ограничении диффузии пероксида водорода в цитоплазме клеток HeLa Kyoto играет тиоредоксиновый путь. При этом одинаково важны оказываются как тиоредоксинредуктазы в цитоплазме, так и в митохондриях. Созданная система позволяет в будущем изучать вклады антиоксидантных ферментов в формирование локального редокс-баланса в различных типах клеток, а также осуществлять простые скрининги веществ, воздействующих на антиоксидантные системы клеток.

  1. Mishina NM, Bogdanova YA, Ermakova YG, Panova AS, Kotova DA, Bilan D, Steinhorn B, Arnér ESJ, Michel T, Belousov V 2019 Which antioxidant system shapes intracellular H2O2 gradients? Antioxid Redox Signal 31 (9) 664–670

Группа метаболических основ патологии (Билан Д.С.)

,  

Лаборатория молекулярных технологий (Белоусов В.В.)

Генетически кодируемый индикатор Grx1-roCherry на основе красного флуоресцентного белка для регистрации редокс-статуса пула глутатиона

Мы разработали генетически кодируемый биосенсор для регистрации редокс-состояния пула глутатиона (соотношение 2GSH/GSSG) на основе красного флуоресцентного белка mCherry. Структура флуоресцентного белка содержит пару редокс-активных аминокислотных остатков цистеина, которые вовлечены в реакции тиол-дисульфидного обмена внутриклеточных систем. Флуоресцентный сигнал биосенсора отражает редокс-состояние глутатиона в исследуемой системе благодаря спектральному различию окисленной и восстановленной форм белка. Для улучшения кинетических свойств биосенсора в его структуру был добавлен человеческий глутаредоксин-1. Биосенсор Grx1-roCherry является надежным инструментом исследования динамики изменения соотношения 2GSH/GSSG в реальном времени в различных биологических системах, в том числе в комбинации с другими спектрально различающимися версиями в режиме мультипараметрической микроскопии.

  1. Shokhina AG, Kostyuk AI, Ermakova  YG, Panova  AS, Staroverov  DB, Egorov ES, Baranov  MS, Belle GJ, Katschinski DM, Belousov VV, Bilan DS 2018 Red fluorescent redox-sensitive biosensor Grx1-roCherry. Redox Biol 21 101071

Группа синтеза модифицированных нуклеозидов (Мирошников А.И.)

Эффективный подход к биосинтезу С2,С6-дизамещенных пуриновых нуклеозидов с использованием пуриннуклеозидфосфорилазы E. coli и процесса арсенолиза

Предложен способ синтеза серии новых нуклеозидов 3'-дезоксирибозы из соответствующих рибозидов по реакции ферментативного трансгликозилирования. Показано, что использование солей ортомышьяковой кислоты позволяет сдвигать равновесие ферментативной реакции в сторону образования целевых нуклеозидов с эффективностью до 90% конверсии. На рисунке для примера приведена схема синтеза 3'-дезоксирибозида 6-метоксигуанина. В научной практике арсенолиз используется исключительно для деградации нуклеозидов рибо- и 2-дезоксирибо рядов. И только в нашей лаборатории предложена уже вторая технология, в которой арсенат используется для высокоэффективного синтеза новых нуклеозидов.

Глава "A convenient approach to the biosynthesis of C2,C6-disubstituted purine nucleosides using E. coli purine nucleoside phosphorylase and arsenolysis» будет опубликована в книге  “Applied Biocatalysis: The Chemist's Enzyme Toolkit”, Fourth Edition, 2020, Publisher Wiley-VCH.

Отдел биоинженерии ФИБХ

Группа химии пептидов (Азев В.Н.)

,  

Лаборатория белков гормональной регуляции (Белогуров А.А.)

Оптимизация метода получения фармацевтической субстанции на основе Nα-ацетил С-концевой амидной формы пептида HLDF-6

Очевидные стандартные подходы в которых реализуются различные твёрдофазные методологии синтеза пептидов приводят либо к образцам ФС, которые не удовлетворяют требованиям ГФ РФ по норме содержания родственных примесей, либо к образцам ФС с низким содержанием целевого продукта. Реализован оптимизированные метод получения образцов ФС в котором амидная форма шестичленного пептида синтезируется методом конденсации фрагментов в растворе и подвергается процессу очистки. Ацетильная группа вводится в пептид с помощью нестандартного превращения в котором активированные эфиры и азолиды уксусной кислоты взаимодействуют с различными солевыми формами слабых органических кислот и амидной формы пептида HLDF-6 в органических растворителях в отсутствии оснований.

  1. Zolotarev YuA, Dadayan AK, Kozik VS, Shram SI, Nagaev IYu, Azev VN, Bogachouk AP, Lipkin VM, Myasoedov NF 2019 Proteolytic Hydrolysis of the Antitumor Peptide HLDF-6-AA in Blood Plasma. Russ. J. Bioorganic Chem. 45 (5) 347–352

Группа молекулярной биотехнологии (Микулинская Г.В.)

Кальций-индуцируемая активация эндолизина бактериофага Т5 опосредует лизис бактериальной клетки

Изучена кальциевая активация эндолизина бактериофага Т5. В структуре фермента с помощью сайт-направленного мутагенеза обнаружена неканоническая EF-подобная кальций-связывающая петля. Предложена модель регуляции фаголизиса бактериальной клетки, учитывающая роль ионов кальция. Выдвинуто предположение, что связывание периплазматического кальция стабилизирует структуру фермента в каталитически активной «открытой» конформации. Это первое исследование роли кальция в регуляции лизиса бактерии бактериофагом.

  1. Kovalenko AO, Chernyshov SV, Kutyshenko VP, Molochkov NV, Prokhorov DA, Odinokova IV, Mikoulinskaia GV 2019 Investigation of the calcium-induced activation of the bacteriophage T5 peptidoglycan hydrolase promoting host cell lysis. Metallomics 11 (4) 799–809

Отдел биологических испытаний

Лаборатория биологических испытаний (Дьяченко И.А.)

Европейское химическое агенство признало результаты неклинических исследований проведенных в Испытательном центре

На базе отдела биологических испытаний создан Испытательный центр, который выполняет неклинические исследования в соответствии с Принципами надлежащей лабораторной практики (GLP) и руководствами Организации экономического сотрудничества и развития (OECD). Результаты неклинических исследований, выполненных в этом центре размещены на сайте  Европейского Химического Агенства, что указывает на то, что он отвечают критериям международной  системы взаимного признания результатов  неклинических исследований (OECD Mutual Acceptannce of Data (MAD) system).

НПП «Питомник лабораторных животных» (Телегин Г.Б.)

Разработка новых подходов в создании экспериментальных животных-биомоделей социально-значимых патологических состояний человека и криосохранение генетических ресурсов, в соответствии с международными требованиями AAALAC International и ISO

Верифицирована модель структурированной прецизионной травмы спинного мозга у крыс SPF-категории. Подготовлена заявка на получение приоритетного права интеллектуальной собственности «Метод моделирования глиального рубца – оригинальное использование криодеструкции глиальных тканей» и «Инструмент для моделирования глиального рубца на спинном мозге крыс – криоаппликатор». Расширен видовой состав коллекции генетических ресурсов ПЛЖ путем получения из питомника лабораторных животных Envigo (Израиль) уникальных для России лабораторных кроликов стока NZW SPF-категории. Система менеджмента производства мелких лабораторных грызунов SPF-категории сертифицирована компанией SGS UK Ltd., как отвечающая требованиям стандарта ISO 9001:2015.

30 декабря 2019 года

Прикрепленные файлы: