Отдел функционирования живых систем

В отделе проводятся исследования по широкому спектру направлений, начиная от синтеза и характеризации новых антибиотиков и биологически-активных соединений с противораковой активностью, исследования белков ядрышка эукариотических клеток, участвующих в процессинге рибосомных РНК, заканчивая характеризацией молекулярных механизмов, определяющих гетерогенность и устойчивость к химиотерапии клеток глиом. Несмотря на разнообразие тематик, подразделения в составе отдела активно сотрудничают, участвуя в реализации совместных проектов, привлекая для этого ученых из других институтов РАН и МГУ им. М.В. Ломоносова. В настоящее время на базе отдела происходит формирование кафедры молекулярной и клеточной биологии нового Факультета биологии и биотехнологии Высшей школы экономики. Отдел располагает большим арсеналом современного оборудования и кадровым потенциалом, сочетающим богатый опыт заслуженных сотрудников и талантливой молодежи. Отдел продолжает расширяться, в его состав недавно вошли несколько новых лабораторий, которые будут заниматься тестированием на линиях клеток новых лекарств в системах микроциркуляции, а также, используя биоинформатические подходы и компьютерное моделирование анализировать массивы данных, получаемых с помощью рибосомного профайлинга. Этот перспективный подход позволяет не только изучать особенности синтеза белка в нормальных и раковых клетках, но и идентифицировать новые биологически-активные пептиды и полипептиды с важными биологическими функциями. Отдельным перспективным направлением работы отдела является изучение межклеточной коммуникации, осуществляемой за счет передачи между клетками мембранных пузырьков – микровезикул. В отделе реализуются темы ГЗ №0101-2019-0032.

Все публикации (показать избранные)

Донцова Ольга Анатольевна

Контекст стартового кодона взаимосвязан с наличием альтернативных стартов трансляции в основной рамке считывания

Лаборатория биоинформационных методов комбинаторной химии и биологии

Сотрудникам ИБХ РАН вместе с зарубежными коллегами удалось обнаружить ранее неизвестную эволюционную зависимость между эффективностью стартовых кодонов и встречаемостью AUG кодонов в 5'-концевой части белок-кодирующих последовательностей. В том случае, когда старт кодоны мало эффективны, вероятность встречаемости следующего АUG кодона выше в той же рамке считывания. В то время как для высоко-эффективных кодонов встречаемость следующего АUG кодона выше в альтернативных рамках. Им также удалось показать  что слабая инициация на первом старт кодоне связана с синтезом укороченных протеоформ обусловленных инициацией на втором старте.

Публикации

  1. Benitez-Cantos MS, Yordanova MM, OConnor PBF, Zhdanov AV, Kovalchuk SI, Papkovsky DB, Andreev DE, Baranov PV (2020). Translation initiation downstream from annotated start codons in human mRNAs coevolves with the Kozak context. Genome Res ,

Открыт новый белок, закодированный в гене митохондриальной ДНК полимеразы POLG

Лаборатория биоинформационных методов комбинаторной химии и биологии

Mitochondrial DNA polymeraseis essential for mitochondrial DNA replication. It consists of two subunits. POLG gene, which codes for catalytic subunit of polymerase, is notorious for more than 200 mutations linked to devastating inherited diseases. It is proposed that POLG mutations lead to progressive accumulation of mitochondrial DNA mutations and, subsequently, to organism disfunction and death. Andreev and colleagues discovered an efficient CUG start-codon in 5’-leader of POLG mRNA which initiates translation of a long alternative reading frame overlapping with POLG ORF. The new open reading frame is rather long (260 triplets in humans) and is conserved in placental mammals. The new protein was named POLGARF (POLG Alternative Reading Frame). POLGARF accumulates in nucleoli, but upon certain mitogenic stimuli is cleaved and secreted outside of cells. It has been proposed that POLGARF evolved approximately 100-200 mln years ago by MIR transposon insertion into POLG gene, which allows alternative reading frame translation and evolution of POLGARF protein coding function.

Публикации

  1. Loughran G, Zhdanov AV, Mikhaylova MS, Rozov FN, Datskevich PN, Kovalchuk SI, Serebryakova MV, Kiniry SJ, Michel AM, OConnor PBF, Papkovsky DB, Atkins JF, Baranov PV, Shatsky IN, Andreev DE (2020). Unusually efficient CUG initiation of an overlapping reading frame in POLG mRNA yields novel protein POLGARF. Proc Natl Acad Sci U S A 117 (40), 24936–24946

Исследователи из Лаборатории биокатализа, Лаборатории химии протеолитических ферментов, Лаборатории биоинформационных методов комбинаторной химии и биологии и Лаборатории белков гормональной регуляции ИБХ РАН вместе с коллегами из других российских и зарубежных институтов показали, что амплификация отдельных молекул ДНК, инкапсулированных в огромном количестве капель эмульсии (ePCR), позволяет решить эту проблему. Различные режимы ePCR были экспериментально проанализированы, чтобы определить наиболее совершенные методы амплификации библиотек ДНК. На основе полученных экспериментальных данных была разработана математическая модель, являющаяся основой для рационализации амплификации библиотек с использованием ePCR. Детальное описание ампликонов библиотек ДНК было получено в результате высокопроизводительного секвенирования, подчеркивающего основные преимущества ePCR по сравнению с обычной PCR. ePCR снижает частоту возникновения грубых ошибок в процессе ДНК амплификации и обеспечивает более равномерное распределение амплифицированных последовательностей. Таким образом, благодаря ePCR достигается квазимономолекулярная амплификация, представляющая собой фундаментальное требование при амплификации сложных матриц. Исследователи показали, что ePCR препятствует дегенерации разнообразия и обеспечивает сохранение качества библиотек ДНК.

Публикации

  1. Terekhov SS, Eliseev IE, Ovchinnikova LA, Kabilov MR, Prjibelski AD, Tupikin AE, Smirnov IV, Belogurov AA, Severinov KV, Lomakin YA, Altman S, Gabibov AG (2020). Liquid drop of DNA libraries reveals total genome information. Proc Natl Acad Sci U S A 117 (44), 27300–27306

Лаборатория биоинформационных методов комбинаторной химии и биологии ИБХ РАН в сотрудничестве с коллегами из Ирландии опубликовала обзор в журнале WIRES RNA, в котором собрана информация о вычислительных методах, программном обеспечении и базах данных рибосомного профилирования, разработанных в течение последних десяти лет.

Публикации

  1. Kiniry SJ, Michel AM, Baranov PV (2019). Computational methods for ribosome profiling data analysis. Wiley Interdiscip Rev RNA 11 (3), e1577

Протон-управляемые каналы ASIC1 являются молекулярной мишенью трехпетельных токсинов из яда черной мамбы (Dendroaspis polylepis) – мамбалгинов. Мамбалгины эффективно ингибируют гомо- и гетеромерные рецепторы, содержащие субъединицу ASIC1a, однако возможность их использования в качестве противоопухолевых агентов ранее не исследовалась. Показано, что мРНК ASIC1а экспрессируется в клетках хронической миелогенной лейкемии и глиом, но не в нормальных клетках. Мамбалгин-2 подавлял рост клеток глиомы U251 MG и A172 с ЕС50 в наномолярном диапазоне, не влияя на пролиферацию нормальных астроцитов. Примечательно, что мутанты мамбалгина-2 не влияли на рост клеток глиомы, указывая на ASIC1a как на главную молекулярную мишень мамбалгина-2 в глиомных клетках. Мамбалгин-2 вызывал остановку клеточного цикла, ингибировал фосфорилирование циклина D1 и циклин-зависимых киназ (CDK) и вызывал апоптоз в глиомных клетках. Кроме того, мамбалгин-2 подавлял рост клеток первичной линии, полученной от пациента с глиобластомой. Наши данные указывают на мамбалгин-2 как на перспективный прототип препаратов для направленного лечения онкозаболеваний, и на каналы, содержащие субъединицу ASIC1a, как на новую мишень таргетной терапии.

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

Лаборатория молекулярного дизайна и синтеза

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.).

Публикации

  1. (книга) 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

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

Группа кросс-сшивающих ферментов,  Лаборатория молекулярного дизайна и синтеза

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.

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

Лаборатория молекулярной онкологии

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.

Публикации

  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

Молекулярные инструменты для стабилизации неканонических вторичных структур нуклеиновых кислот

Группа молекулярных инструментов для исследования живых систем

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

Публикации

  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. (книга) 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

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

Группа молекулярных инструментов для исследования живых систем

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.

Публикации

  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

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

Лаборатория микрофлюидных технологий для биомедицины

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.

Определён новый тип стволовых клеток глиобластомы

Лаборатория мембранных и биоэнергетических систем

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.

Публикации

  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

Интегратор – это ключевой компонент биогенеза теломеразной РНК

Лаборатория молекулярной онкологии

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.

Публикации

  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

Исследована связь структуры хроматина со сплайсингом пре-мРНК

Лаборатория мембранных и биоэнергетических систем

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.

Публикации

  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

Сверхострые зонды для атомно-силовой микроскопии биомакромолекул

Группа электронной микроскопии

На протяжении нескольких лет в группе электронной микроскопии проводились разработки, направленные на боле эффективное применение метода атомно-силовой микроскопии для визуализации биомакромолекул. Ранее эмпирическим путем нами были подобраны условия для получения наноструктур на остриях стандартных зондов атомно-силового микроскопа, позволяющие улучшить разрешение метода примерно на порядок (с 15-20 нм до ~2 нм). В 2018 году нами было закончено исследование физических свойств этих структур, объясняющие механизмы роста и эффективность в микроскопии. По результатам работы в 2018 году была публикована статья в журнале Ultramicroscopy, входящем в 1 квартиль. В 2017 году было представлено 2 доклада на конференциях по.

Синтез происходит с помощью метода газофазного химического осаждения, активированного плазмой. Статистический анализ изображений электронной микроскопии показывает, что скорость роста разветвленных наноструктурированных остий составляет порядка 100 нм/час. Радиус закругления полученных структур составляет 1-2 нм. Результаты исследования полученных зондов методом комбинационного рассеяния света показали, что разветвленные структуры состоят из аморфного углерода и, п-видимому типа glassy carbon, поскольку имеют высокие механические характеристики.

Публикации

  1. Obraztsova EA, Basmanov DV, Barinov NA, Klinov DV (2018). Carbon Nanospikes: Synthesis, characterization and application for high resolution AFM. Ultramicroscopy 197, 11–15

Новые противовирусные нуклеозидные производные для ингибирования репродукции вируса клещевого энцефалита и вируса варицелла-зостер

Лаборатория молекулярного дизайна и синтеза,  Группа молекулярных инструментов для исследования живых систем

Был получен ряд аналогов эффективного противовирусного периленового нуклеозида, dUY11, с метилтиометильной (МТМ), азидометильной (AZM) и HO-С1-4-алкил-1,2,3-триазол-1,4-диильными группами в 3`-O-положении, а также два продукта реакции безмедного алкин-азидного циклоприсоединения AZM производного, и исследована их активность относительно вируса клещевого энцефалита (ВКЭ). Четыре соединения показали EC50 ≤10 нМ, таким образом, являясь наиболее эффективными ингибиторами ВКЭ на сегодняшний день. Кроме того, эти нуклеозиды обладают большей липофильностью (clogP) и повышенной растворимостью в водном ДМСО по сравнению с исходным dUY11.

Феноксазиновый остов широко используется для стабилизации дуплексов нуклеиновых кислот, как часть флуоресцентных зондов для исследования структуры, узнавания и метаболизма нуклеиновых кислот и т.д. Мы осуществили синтез феноксазиновых нуклеозидных производных и исследовали их противовирусную активность относительно панели структурно разнообразных вирусов: оболочечных ДНК герпесвирусов: вируса варицелла-зостер (ВЗВ) и цитомегаловируса человека; оболочечного РНК вируса клещевого энцефалита (ВКЭ), а также необолочечных РНК энтеровирусов. Изучаемые соединения эффективно подавляли репродукцию ДНК и РНК вирусов в культуре клеток. 3-(2’-Дезокси-β-D-рибофуранозил)-1,3-диаза-2-оксофеноксазин оказался мощным ингибитором репликации ВЗВ с большей активностью по отношению к штамму дикого типа, по сравнению со штаммом с дефицитом тимидинкиназы (EC50 0,06 и 10 мкМ, соответственно). Данное соединение не проявляло цитотоксичности на всех изучаемых клеточных линиях. Несколько перспективных соединений показали активность относительно ВКЭ (EC50 0.35-0.91 мкМ), но активность сопровождалась выраженной цитотоксичностью. Данные соединения можно рассматривать в качестве отправной точки для дальнейшей оптимизации структуры антигерпесвирусных или антифлавивирусных соединений.

Публикации

  1. Proskurin GV, Orlov AA, Brylev VA, Kozlovskaya LI, Chistov AA, Karganova GG, Palyulin VA, Osolodkin DI, Korshun VA, Aralov AV (2018). 3′-O-Substituted 5-(perylen-3-ylethynyl)-2′-deoxyuridines as tick-borne encephalitis virus reproduction inhibitors. Eur J Med Chem 155, 77–83

Авторы: Апарин И.О., Проскурин Г.В., Прохоренко И.А., Коршун В.А. (Лаборатория молекулярного дизайна и синтеза), Шенкарев З.О. (Группа структурной биологии ионных каналов), Парамонов А.С. (Лаборатория биомолекулярной ЯМР-спектроскопии), Рогожин Е.А. (Лаборатория нейрорецепторов и нейрорегуляторов).

Установлена структура двух компонентов липопептидного антибиотика кристалломицина из образца, полученного 60 лет назад. Установлена идентичность компонентов кристалломицина двум компонентам аспартоцина, структура которых была выяснена недавно. Антибиотик проявляет Ca2+-зависимую активность к грам-положительным бактериям. С помощью ЯМР исследованы конформации кристалломицина 2 в растворе.

В составе пептидного антибиотика INA-5812 обнаружена аминокислота 4-хлор-L-кинуренин, ранее встречавшаяся в природных продуктах лишь однажды. Нами впервые описаны флуоресцентные свойства 4-хлор-L-кинуренина и его использование в качестве донора энергии для возбуждения других флуорофоров.

С использованием различных методов 2D ЯМР установлена структура двух новых макролидных антибиотиков, астолидов А и Б. Молекулы астолидов одновременно содержат в качестве агликонов мембрано-активный полиольный макролид и редокс-активный нафтохиноновый остаток. Наличие гидроксильной группы в положении 18 принципиальным образом меняет спектр биологической активности по сравнению с известными аналогами – возрастает противогрибковая активность и снижается цитотоксичность.

Публикации

  1. Alferova VA, Shuvalov MV, Suchkova TA, Proskurin GV, Aparin IO, Rogozhin EA, Novikov RA, Solyev PN, Chistov AA, Ustinov AV, Tyurin AP, Korshun VA (2018). 4-Chloro-l-kynurenine as fluorescent amino acid in natural peptides. Amino Acids 50 (12), 1697–1705
  2. Alferova VA, Novikov RA, Bychkova OP, Rogozhin EA, Shuvalov MV, Prokhorenko IA, Sadykova VS, Kulko AB, Dezhenkova LG, Stepashkina EA, Efremov MA, Sineva ON, Kudryakova GK, Peregudov AS, Solyev PN, Tkachev YV, Fedorova GB, Terekhova LP, Tyurin AP, Trenin AS, Korshun VA (2018). Astolides A and B, antifungal and cytotoxic naphthoquinone-derived polyol macrolactones from Streptomyces hygroscopicus. Tetrahedron 74 (52), 7442–7449
  3. Jiang ZK, Tuo L, Huang DL, Osterman IA, Tyurin AP, Liu SW, Lukyanov DA, Sergiev PV, Dontsova OA, Korshun VA, Li FN, Sun CH (2018). Diversity, novelty, and antimicrobial activity of endophytic actinobacteria from mangrove plants in Beilun Estuary National Nature Reserve of Guangxi, China. Front Microbiol 9 (MAY), 868
  4. Tyurin AP, Alferova VA, Paramonov AS, Shuvalov MV, Malanicheva IA, Grammatikova NE, Solyev PN, Liu S, Sun C, Prokhorenko IA, Efimenko TA, Terekhova LP, Efremenkova OV, Shenkarev ZO, Korshun VA (2018). Crystallomycin revisited after 60 years: Aspartocins B and C. Medchemcomm 9 (4), 667–675

Определение роли белков-регуляторов сплайсинга в межклеточной коммуникации опухолевых клеток

Группа кросс-сшивающих ферментов,  Лаборатория мембранных и биоэнергетических систем

Продемонстрирован новый механизм коммуникации опухолевых клеток, основанный на межклеточном транспорте сплайсосом. Исследуя клинические образцы от пациентов с раком яичника, а также первичные культуры клеток глиобластомы человека, мы обнаружили, что при индукции апоптоза опухолевые клетки способны секретировать во внешнюю среду разнообразные компоненты сплайсосомы, рибонуклеопротеидного комплекса, осуществляющего сплайсинг молекул РНК в эукариотических клетках. Мы показали, что на ранних стадиях апоптоза сплайсосомы перемещаются из ядра в цитоплазму, а затем экспортируются из клетки в виде мембранных везикул (экзосом). Эти везикулы захватываются соседними опухолевыми клетками, а сплайсосомные белки, содержащиеся в них, изменяют тип сплайсинга мРНК в реципиентных клетках. Всё это приводит к появлению иных изоформ белков и приобретению клеткой, поглотившей везикулы, более агрессивного и устойчивого к терапии фенотипа. В качестве одного из ключевых участников описанного выше процесса нами был определён белок RBM11, который передаётся между клетками и регулирует сплайсинг таких важных онкогенов как MDM4 и CyclinD1.