Отдел пептидно-белковых технологий

Отдел сфокусирован на решении фундаментальных и прикладных задач, направленных на поиск и структурно-функциональное исследование профилактической, прогностической, диагностической и терапевтической значимости новых белков и пептидов. В рамках деятельности Отдела проводится создание и исследование структуры и функции искусственных биокатализаторов и природных мультикаталитических комплексов, ингибиторов биокаталитической активности и антимикробных препаратов для использования в медицине и сельском хозяйстве.

Сотрудниками отдела разрабатываются технологии высокопроизводительного скрининга биологической активности, технологии поиска и создания ингибиторов сложных мультикаталитических клеточных систем синтеза и деградации белков, которые трансформируются в коммерческие продукты в рамках тесного взаимодействия с Центром НТИ ИБХ РАН. Наибольшее внимание будет уделено следующим разработкам:

  • Получение новых антибиотических средств, путем оригинальной, разработанной в ИБХ РАН платформы ультравысокопроизводительного скрининга биологических объектов (Патент РФ RU2656216) с использованием экзотических источников микробиоты (ротовая полость диких животных, природных эндемичных сообществ микроорганизмов) 
  • Получение ингибиторов протеасомы – как потенциальных лекарственных препаратов для терапии аутоиммунных и онкологических заболеваний
  • Получение репрограммированных репертуаров Т-клеток, содержащих химерный антигенный рецептор последнего поколения. Разработка на их основе потенциальных лекарственных средств для борьбы с опухолевой трансформацией

Для реализации стратегических направлений исследований запущена программа модернизации приборного парка лабораторий, входящих в Отдел. В рамках Отдела реализуются темы ГЗ №№ 0101-2019-0029 и 0101-2019-0035.

 

Все публикации (показать избранные)

Иванов Вадим Тихонович

  • Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10 — На карте
  • ИБХ РАН, корп. 51, комн. 454
  • Тел.: +7(495)330-56-92
  • Эл. почта: ivavt@ibch.ru

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

Лаборатория биокатализа

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.

Открытие нового класса убиквитин-независимых протеасомных дегронов

Лаборатория белков гормональной регуляции

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.

Публикации

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

Персонифицированная терапия Т-клеточных лимфом и лейкозов

Лаборатория биокатализа

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.

Публикации

  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

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

Лаборатория белков гормональной регуляции,  Группа химии пептидов

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.

Публикации

  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

Разработка монокомпонентной поливалентной вакцины для профилактики заболеваний, вызванных бактериями, продуцирующими IgA1 протеазу

Лаборатория химии протеолитических ферментов

Впервые показана способность рекомбинантной IgA1-протеазы N. meningitidis серогруппы В и созданных нами химерных рекомбинантных белков, состоящих из трёх (I) или двух (II) соединенных между собой фрагментов из различных участков первичной структуры фермента, защищать иммунизированных ими животных от смертельной дозы менингококковых и некоторых пневмококковых штаммов микробов. Снижение уровня бактериемии (число КОЕ, %) зависело от структуры соединения и штамма возбудителя (Рис.1).

Впервые в сыворотках кроликов, иммунизированных инактивированными микробными клетками S. pneumoniae различных серотипов, были обнаружены антитела к IgA1-протеазе N. meningitidis и белкам I и II (Рис.2). На модели пассивной защиты животных было показано, что сыворотки этих кроликов способны защищать животных от заражения менингококками серогруппы В, что свидетельствует о возможности возникновения перекрестного иммунитета при пневмококковой и менингококковой инфекциях (Рис. 3).

Полученные данные позволяют заключить, что на основе белков I и II может быть создана монокомпонентная поливалентная вакцина для профилактики заболеваний, вызванных бактериями, общим фактором вирулентности которых является IgA1 протеаза: N. meningitidis, N. gonorrhoeae, H. influenzae, S. pneumoniae, S. sanguis, S. oralis и др.

В практике мирового здравоохранения аналогов такой вакцины не существует.

Исследование внеклеточной части рецептора IRR методом малоугольного рентгеновского рассеяния и атомно-силовой микроскопией

Группа молекулярной физиологии,  Лаборатория клеточной биологии рецепторов

Активация IRR может быть достигнута за счет увеличения внеклеточного значения рН. Поскольку активация IRR определяется его внеклеточной частью (эктодоменом), очистка и изучение структуры эктодомена IRR (ectoIRR) представляет особый интерес для понимания фундаментальной основы механизма щелочной чувствительности. Эта работа посвящена определению возможных конформационных перестроек в эктодомене IRR, вызванных изменением рН, с использованием малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS). SAXS является особенно полезным инструментом для исследования некристаллизующихся белков, структурной организации многодоменных белков и позволяет моделировать структуру из субъединиц, для которых доступны кристаллические структуры или другие модели составляющих доменов.

Из данных, полученных в экспериментах SAXS, можно сделать вывод, что белок (растворимый IRR-эктодомен) в растворе существует в виде димера, имеющего молекулярную массу, близкую к той, которая рассчитана из аминокислотной последовательности с вкладом гликозилирования, но мы не смогли найти существенные различия в рассеянии рентгеновских лучей между рН 7,0 и рН 9,0

Чтобы получить подробную структурную организацию ectoIRR мы использовали гибридное моделирование с помощью программного обеспечения CORAL. Доступная рентгеновская кристаллическая структура с высоким разрешением эктодомена рецептора инсулина как ближайшего гомолога IRR была разделена на отдельные поддомены. Всего в CORAL смоделированы две полипептидные цепи (димер ectoIRR) и затем выполнен поиск оптимальных положений и ориентации жестких поддоменов. Моделирование дает хорошее соответствие с χ2 = 1.3, что подтверждает, что выбранная схема моделирования с двумя доменами на цепочку была адекватной.

Данные, полученные с помощью атомно-силовой микроскопии (AFM), также хорошо согласуются с результатами структурного анализа SAXS. Эксперименты AFM эктодомена IRR, адсорбированного на поверхности атомарно-плоской слюды, показали структуру, аналогичную структуре, наблюдаемой SAXS, без существенных различий между рН 7,0 и pH 9,0.

Влияние гиперосмотического стресса на посттрасляционые модификации фактора транскрипции Kaiso

Группа молекулярной физиологии

Данное совместное исследование с лабораторией профессора Егора Прохорчука (ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН) позволило пролить свет на роль посттрансляционных модификаций метил-чувствительного фактора транскрипции Kaiso. Мы нашли что Kaiso существует в основном как моносумоилированный белок, то есть связан с одной молекулой SUMO. Однако если клетки экспрессирующие этот белок подвергаются гиперосмотическому стрессу, то мы неожиданно обнаружили Kaiso быстро теряет эту модификацию (dеSUMOylation). Мы показали, что потеря модификации SUMO является обратимым, так как снятие осмотического давления возвращает Kaiso почти полностью SUMO модифицируемую форму. Затем используя точечный мутагенез мы смогли картировать место модификации в этом белке и это оказался лизин в 42 позиции.

Публикации

  1. Zhenilo S, Deyev I, Litvinova E, Zhigalova N, Kaplun D, Sokolov A, Mazur A, Prokhortchouk E (2018). DeSUMOylation switches Kaiso from activator to repressor upon hyperosmotic stress. Cell Death Differ 25 (11), 1938–1951

Микробиота ротовой полости сибирского медведя как источник новых антибиотиков

Лаборатория биокатализа

Предложен путь поиска новых антибиотиков с помощью микрофлюидных скрининговых технологий, Установлен путь биосинтеза нового антибиотика амикумацина. Найдены ферменты, специфическая киназа и фосфатаза, ответственные за инактивацию и активацию данного антибиотика

Публикации

  1. Terekhov SS, Smirnov IV, Malakhova MV, Samoilov AE, Manolo AI, Nazarov AS, Danilov DV, Dubiley SA, Osterman IA, Rubtsova MP, Kostryukova ES, Ziganshin RH, Kornienko MA, Vanyushkina AA, Bukato ON, Ilina EN, Vlasov VV, Severinov KV, Gabibov AG, Altmani S (2018). Ultrahigh-throughput functional profiling of microbiota communities. Proc Natl Acad Sci U S A 115 (38), 9551–9556

Профиль экспрессии генов в почках мышей, нокаутных по гену insrr

Лаборатория клеточной биологии рецепторов,  Группа молекулярной физиологии

Рецепор, подобный инсулиновому рецептору (insulin receptor-related receptor, IRR), – это «сиротская» рецепторная тирозинкиназа, которая принадлежит к мини-семейству рецептора инсулина, включающему два его гомолога:  рецептор инсулиноподобного фактора роста (IGF-IR) и рецептор инсулина (IR). Биохимический анализ показал, что активация IRR гидроксил-анионом аналогична активации рецептора лигандом и определяется структурой внеклеточного домена IRR. IRR обнаруживается в отдельных популяциях клеток почек, желудка, поджелудочной железы, а также в части симпатических и холинергических нейронов. Наибольшее количество IRR выявлено в почках, где он обнаруживается лишь в бета-вставочных клетках – субпопуляции эпителиальных клеток, выстилающих дистальные канальцы. Для выявления конкретных молекулярных и клеточных механизмов функционирования IRR в почках и с целью выявления роли IRR в регуляции работы почек в живом организме нами был проведен сравнительный анализ транскриптомов из почек мышей дикого типа и мышей, нокаутных по гену insrr. Достоверное изменение (увеличение экспрессии более чем в 1.5 раза в нокаутных животных) было выявлено для транскриптов двух генов hsd3b2 и igf2. Полученные результаты позволяют предположить, что линия IRR-нокаутных мышей может найти применение в качестве животной модели для изучения роли этих генов в почках.

Публикации

  1. Deyev IE, Shayahmetova DM, Zhenilo SV, Radionov NV, Petrenko AG (2018). Profile of Gene Expression in the Kidneys of Mice with the insrr Gene Knockout. Russ. J. Bioorganic Chem. 44 (2), 256–260

Персонифицированная терапия В-клеточных лимфом

Лаборатория биокатализа

С помощью методов комбинаторной химии и биологии создана система скрининга В-клеточных рецепторов пациентов с онкозаболеваниями. Создана технология получения персонифицированных химерных антигенных рецепторов для борьбы с лимфомами

Публикации

  1. Stepanov AV, Markov OV, Chernikov IV, Gladkikh DV, Zhang H, Jones T, Senkova AV, Chernolovskaya EL, Zenkova MA, Kalinin RS, Rubtsova MP, Meleshko AN, Genkin DD, Belogurov AA, Xie J, Gabibov AG, Lerner RA (2018). Autocrine-based selection of ligands for personalized CAR-T therapy of lymphoma. Sci Adv 4 (11), eaau4580

Механизм неопиоидного действия β-эндорфина на активность оси гипоталамус гипофиз надпочечники

Лаборатория белков гормональной регуляции,  Лаборатория токсикологии in vitro

Установлено, что связывание β-эндорфина с неопиоидным рецептором на клетках аденогипофиза приводит к увеличению экспрессии индуцибельной NO-синтазы, результатом чего является снижение секреции ACTH и кортикостерона. Таким образом, показано, что неопиоидный рецептор бета эндорфина и его агонисты вовлечены в регуляцию оси гипоталамус гипофиз надпочечники на уровне гипофиза и надпочечников.

Создана платформа для ультравысокопроизводительного скрининга биокаталитической активности в каплях двойной микрофлюидной эмульсии.

Группа комбинаторных методов конструирования биокатализаторов,  Лаборатория биокатализа

Создана платформа для ультравысокопроизводительного скрининга биокаталитической активности в каплях двойной микрофлюидной эмульсии. Высокая селективность и чувствительность платформы позволили детектировать различные типы активности, а также дискриминировать уровни одинаковой активности. Универсальность и работоспособность предложенного подхода была с успехом продемонстрирована на примере естественной библиотеки микроорганизмов способных ингибировать рост известной бактерии-патогена Staphylococcus aureus (Terekhov et al., PNAS, 2017).

Публикации

  1. Terekhov SS, Smirnov IV, Stepanova AV, Bobik TV, Mokrushina YA, Ponomarenko NA, Belogurov AA, Rubtsova MP, Kartseva OV, Gomzikova MO, Moskovtsev AA, Bukatin AS, Dubina MV, Kostryukova ES, Babenko VV, Vakhitova MT, Manolov AI, Malakhova MV, Kornienko MA, Tyakht AV, Vanyushkina AA, Ilina EN, Masson P, Gabibov AG, Altman S (2017). Microfluidic droplet platform for ultrahigh-throughput single-cell screening of biodiversity. Proc Natl Acad Sci U S A 114 (10), 2550–2555

Показано, что пептид HLDF-6 обладает нейропротекторной активностью на дабл-трансгенной модели болезни Альцгеймера.

Лаборатория белков гормональной регуляции

Изучены нейропротекторная и ноотропная активности амидной формы (АФ) пептида HLDF-6 (TGENНR-NH2) на дабл-трансгенных мышах линии B6C3-Tg(APPswe,PSEN1de9)85Dbo (Tg+) – животной модели наследственной болезни Альцгеймера. Характерной особенностью этой линии является раннее развитие патологии альцгеймеровского типа, обусловленное ускоренным отложением в мозге бета-амилоидных образований и нарушением когнитивных функций. Когнитивные способности мышей этой линии не охарактеризованы в достаточной мере. В связи с этим для оценки обоснованности эксперименталь­ных протоколов была введена группа дополнительного контроля.

Щелочной рН индуцирует IRR-опосредованное фосфорилирование IRS-1 и изменению актинового цитоскелета в линии бета-клеток поджелудочной железы

Группа молекулярной физиологии,  Лаборатория клеточной биологии рецепторов

Секреция слабощелочного (рН 8,0-8,5) сока в кишечник является одной из ключевых функций поджелудочной железы. Известно, что система поджелудочной железы, содержащая щелочной сок, может соприкасаться с эндокринными клетками островков поджелудочной железы. Ранее мы идентифицировали рецептор IRR, который экспрессируется в островках Лангерганса в качестве сенсора слабощелочного внеклеточного рН. В этом исследовании мы проанализировали влияние щелочной среды на линию бета-клеток поджелудочной железы MIN6. Была обнаружена активация эндогенного IRR, но не рецептора инсулина, которая может быть ингибирована с помощью ингибитора linsitinib. Автофосфорилирование IRR также приводило к фосфорилированию субстрата 1 рецептора инсулина (IRS-1), основного адаптера в сигнальном пути инсулина,  и также блокировалось ингибитором linsitinib. Однако, в отличие от стимуляции инсулина, в результате щелочной обработки не было обнаружено фосфорилирования белка киназы B (Akt / PKB). Мы также наблюдали повышение экспрессии нескольких генов раннего ответа (EGR2, IER2, FOSB, EGR1 и NPAS4) при щелочной обработке клеток MIN6. Щелочная среда, но не инсулин, также вызывала ремоделирование актинового цитоскелета, которое блокировалось предварительной инкубацией с ингибитором linsitinib. Мы предлагаем, чтобы активация IRR щелочью могла быть частью локальной петли сигнализации между экзокринной и эндокринной частями поджелудочной железы.

Гипотеза молекулярной мимикрии как одного из вариантов развития рассеянного склероза

Лаборатория протеомики,  Лаборатория биокатализа

Экспериментально подтверждена гипотеза молекулярной мимикрии как одного из вариантов развития рассеянного склероза. Доказана возможность индукции миелин-реактивных антител путем введения вирусного антигена in vivo (Lomakin et al., Front. Immunol., 2017).

Сайт-направленный мутагенез в фибронектиновых повторах в рецепторе IRR

Лаборатория клеточной биологии рецепторов,  Группа молекулярной физиологии

Ранее мы продемонстрировали, что активация IRR определяется его внеклеточной областью, включает в себя несколько доменов и показывает положительную кооперативность с двумя синергетическими сайтами. Теперь мы рассмотрели роль FnIII повторов в рН-чувствительности IRR с помощью анализа точечных мутантов и химер IRR с рецептором инсулина (IR). Мы показали, что первый сайт активации включает в себя неупорядоченный участок (646-716) в домене FnIII-2 на С-конце IRR-альфа-субъединицы вместе с близко расположенными остатками L135, G188, R244, H318, K319 доменов L1 и C второй субъединицы. Второй сайт включает в себя остаток T582 домена FnIII-1 в верхней части пирамиды лямбда-формы IRR вместе с M406, V407, D408 из домена L2 во второй субъединице. Также была оценена возможная важность гликозилирования IRR для его активации. Обычно IRR менее гликозилирован, чем IR и IGF-IR. Замена доменов FnIII-2 и FnIII-3 в IRR на гомологичные домены из IR приводит к сдвигу массы β-субъединицы с 68 кДа для IRR до примерно 100 кДа из-за увеличения гликозилирования и отсутствию рН-чувствительность у этой химеры. Однако мутации четырех аспарагиновых остатков (сайтов гликозилирования в этой химере) приводили к уменьшению гликозилирования химер и к частичному восстановлению рН-чувствительности. Таким образом, мы предполагаем, что обширное гликозилирование FnIII-2 / 3 доменов обеспечивает стерическое препятствие для щелочной активации эктодомена IRR.

Подходы к индукции толерантности инкапсулированными фрагментами аутоантигенов

Лаборатория биокатализа

Разработаны подходы к индукции толерантности инкапсулированными фрагментами аутоантигенов. Предложенный на их основе препарат Ксемис успешно прошел I и II фазы клинических испытаний с имеющимся одобренным синопсисом на фазу III. Показан молекулярный механизм его действия, включающий в себя двухфазное подавление аутоиммунной нейродегенрации, опосредованное выбросом противовоспалительных цитокинов на первом этапе и индукции регуляторных Т-клеток на втором (Ivanova et al., Front.Immunol., 2017).

Публикации

  1. Ivanova VV, Khaiboullina SF, Gomzikova MO, Martynova EV, Ferreira AM, Garanina EE, Sakhapov DI, Lomakin YA, Khaibullin TI, Granatov EV, Khabirov FA, Rizvanov AA, Gabibov A, Belogurov A (2017). Divergent immunomodulation capacity of individual myelin peptides-components of liposomal therapeutic against multiple sclerosis. Front Immunol 8 (OCT), 1335

Флуорогенный маркер для моментального окрашивания и визуализации мембран живых клеток

Группа экспрессии белковых факторов роста и дифференцировки,  Группа молекулярной физиологии,  Лаборатория молекулярной тераностики

На основе органического соединения создан новый флуорогенный маркер для окрашивания мембран живых клеток. В отличие от существующих в настоящее время коммерческих клеточных маркеров, полученный флуорогенный маркер не флуоресцирует в водной среде, а приобретает флуоресценцию только при помещении его в неполярную среду, например, в клеточную мембрану. Это свойство позволяет моментально окрашивать клетки без последующей отмывки от несвязавшейся метки. Этот маркер может быть использован для визуализация живых клеток с помощью флуоресцентной микроскопии и в проточной цитометрии.

Публикации

  1. Pakhomov AA, Deyev IE, Ratnikova NM, Chumakov SP, Mironiuk VB, Kononevich YN, Muzafarov AM, Martynov VI (2017). BODIPY-based dye for no-wash live-cell staining and imaging. Biotechniques 63 (2), 77–79

Разработка лекарственных средств пептидной природы для лечения рассеянного склероза

Лаборатория белков гормональной регуляции,  Группа химии пептидов,  Лаборатория биологических испытаний,  Лаборатория фармакокинетики

Рассеянный склероз – хроническое аутоиммунное заболевание  с неврологической патологией. Доминирующая роль иммунологических процессов в развитии болезни диктует необходимость лекарственные средства, позволяющих специфически минимизировать активность иммунных процессов. Обнаружено, что пептиды  A8AMS и mA8AMS, гомологичные фрагменту домена IgG VH человека, проявляют активность in vitro и in vivo, эффективно уменьшая симптомы развития экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита, животной модели рассеянного склероза. Полученные результаты открывают новые возможности для разработки лекарственных средств пептидной природы для лечения рассеянного склероза.
1.    Туробов В.И., Данилкович А. В. Шевелев А. В., Бирюкова Ю. К.,  Азев В. Н., Мурашев А. Н., Липкин В. М., Удовиченко И. П. Пептид из состава тяжелой цепи иммуноглобулина человека, пригодный для лечения рассеянного склероза. 2016. Заявка на патент РФ №2016151603
2.     Туробов В.И., Данилкович А.В., Шевелев А.Б., Бирюкова Ю.К., Позднякова Н.В., Мустаева Л.Г., Горбунова Е.Ю., Байдакова Л.К., Полякова А.И., Азев В.Н., Мурашев А.Н.,  Липкин В.М., Удовиченко И.П. АКТГ-подобный пептид с иммуносупресорной функцией. 2017. Заявка на патент РФ №2017140866
 

Создание ультравысокопроизводительного метода скрининга каталитической активности. Валидация метода.

Лаборатория биокатализа,  Группа комбинаторных методов конструирования биокатализаторов

Исследования направлены на поиск и создание каталитических биологических антидотов. Для поиска новых каталитических антидотов на основе бутирилхолинэстеразы была созданы панель библиотек активного центра БуХЭ. Одна из библиотек петли 284-288 была успешно использована для валидации метода ультравысокопроизводительного скрининга библиотек в каплях микрофлюидной эмульсии. Полученные результаты, совместно с разработанным квантово-механическим алгоритмом расчета реакции дефосфорилирования ковалентного комплекса БуХЭ-параоксон,позволили создать оптимизированную библиотеку для дрожжевого дисплея БуХЭ RKH-4, представительностью 1*10^6 вариантов.

Публикации

  1. Terekhov SS, Smirnov IV, Stepanova AV, Bobik TV, Mokrushina YA, Ponomarenko NA, Belogurov AA, Rubtsova MP, Kartseva OV, Gomzikova MO, Moskovtsev AA, Bukatin AS, Dubina MV, Kostryukova ES, Babenko VV, Vakhitova MT, Manolov AI, Malakhova MV, Kornienko MA, Tyakht AV, Vanyushkina AA, Ilina EN, Masson P, Gabibov AG, Altman S (2017). Microfluidic droplet platform for ultrahigh-throughput single-cell screening of biodiversity. Proc Natl Acad Sci U S A 114 (10), 2550–2555

С помощью синтетического пептида октарфина (TPLVTLFK), селективного агониста неопиоидного рецептора бета-эндорфина, получены данные о молекулярном механизме неопиоидного действия гормона. Установлено, что неопиоидное действие бета эндорфина на клетку-мишень реализуется следующим путем: увеличение экспрессии индуцибельной NO-синтазы → возрастание продукции NO → увеличение активности растворимой гуанилатциклазы → возрастание внутриклеточного уровня cGMP.

Создание энантиоселективных биологических антидотов на основе антител.

Лаборатория биокатализа,  Группа комбинаторных методов конструирования биокатализаторов

В рамках изучения каталитических антидотов на основе антител был предложен алгоритм предсказания мутантов, способных селективно взаимодействовать с (R)- и (S)-изомерами ФОТ.

Публикации

  1. Golovin AV, Smirnov IV, Stepanova AV, Zalevskiy AO, Zlobin AS, Ponomarenko NA, Belogurov AA, Knorre VD, Hurs EN, Chatziefthimiou SD, Wilmanns M, Blackburn GM, Khomutov RM, Gabibov AG (2017). Evolution of catalytic centers of antibodies by virtual screening of broad repertoire of mutants using supercomputer. Dokl Biochem Biophys 475 (1), 245–249

проведена вторая фаза клинических испытаний препарата Xemys для лечения рассеянного склероза

Лаборатория биокатализа

•Проведена вторая фаза клинических испытаний инкапсулированных  пептидов, фрагментов основного белка миелина для лечения рассеянного склероз Введение этих пептидов инкапсулированных в монозилированные липосомы нормализовало уровень сывороточного TNF-alpha и IL-2 и хемоаттрактантов CCL2 и CCl4 у пациентов с диагнозом рассеянного склероза. Препарат по всей видимости может иметь перспективу использования в случае неудач в применении препаратов первой линии

Селекция in vitro антител из широких репертуаров с использованием комбинаторных библиотек является мощным инструментом для поиска специфических центров связывания и катализа. Впервые предложено  применить алгоритмы для виртуального отбора наиболее эффективных иммуноглобулинов, обладающих каталитической функцией. Для этого были применены QM/MM расчеты реакций деградации антигенов, после чего параметры этих реакций были использованы для выработки критериев виртуального скрининга.

Достижения лаборатории химии протеолитических ферментов за 2015 год

Лаборатория химии протеолитических ферментов

Сравнительный анализ первичных и вторичных структур N-концевых областей АТР-зависимых Lon-протеаз, молекулярных шаперонов ClpC и ClpE, а также АТР-независимых протеаз LonC позволил охарактеризовать положение подсемейства LonA в классификации ферментов системы контроля качества клеточных белков.

 

На основании 3D-структур протозойных олигопептидаз В (ОрdB) из Leischmania major и Trypanosoma bruceiвыполнено моделирование трехмерной структуры олигопептидазы В. Предположен механизм переходабактериальных ОрdB из неактивной - открытой конформации в активную – закрытую.


Рекомбинантный катепсин L с 3 Flag и С-myc эпитопами на С-конце белка (rec-С-Cat L) получен в клетках E. coliRosetta гл. образом в виде телец включения. Белок проявляет протеолитическую (желатин) и пептидолитическую (хромогенный субстрат Z-Ala-Phe-Arg-pNa) активности.

 

Роль IgA1 протеаз в пневмококковой инфекции

Анализ аминокислотной последовательности IgA1 протеаз некоторых штаммов пневмококкока (Streptococcus pneumoniaeи IgA1 протеазы менингококка (N. meningitidis ) показал их высокую идентичность.

В эксперименте кроликов линии Шиншилла инфицировали сублетальной дозой пневмококков различных штаммов (3, 14, 6А, 19А, 19F, 23F, 18C, 9N, 6В, 9V, 15B, 7F). Титрование сывороток иммунизированных кроликов методом ИФА показало в большинстве из них наличие суммарных антител к IgA1 протеазе менингококка с величиной титра от 1:3000 до 1:50000. Полученные данные дают основание предположить возможность использования последней в качестве препарата для защиты от пневмококковой инфекции.