Ефремов Роман Гербертович

Личная информация

Работа по профессии

1983: инженер, Отдел инструментальных методов анализа, Институт биоорганической химии им. М. М. Шемякина АН СССР;

1983—1986: аспирант, Факультет экспериментальной и теоретической физики МИФИ;

1986—2007: научный сотрудник, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник ИБХ РАН;

2007-н. вр.: руководитель подразделения (зав. Лабораторией моделирования биомолекулярных систем), зам. директора ИБХ РАН по научной работе;

1992—1997: приглашенный профессор в Университете г. Реймс и Университете г. Лилль (Франция);

1998-н. вр.: старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН (МСЦ РАН);

2001-н. вр.: доцент кафедры биоинженерии Биологического ф-та МГУ им. М. В. Ломоносова.

Преподавательская деятельность

1987—1991: лабораторные занятия по оптическим методам и обработке спектральных данных для студентов МФТИ на базе УНЦ ИБХ АН СССР.

1993—1996: цикл лекций (50 часов) «Эмпирические методы в компьютерном моделировании молекул» для студентов Высшей Школы инженеров (Лилль, Франция), специализирующихся по молекулярной инженерии.

1997-н. вр.: курс лекций по молекулярному моделированию биополимеров для студентов 6 курса ф-та молекулярной и биологической физики МФТИ (на базе УНЦ ИБХ РАН).

1999-н. вр.: курс лекций по молекулярному моделированию биополимеров для студентов 5 курса ф-та молекулярной и биологической физики МФТИ (на базе МСЦ РАН).

2001-н. вр.: курс лекций по молекулярному моделированию для студентов 2 и 3 курсов кафедры биоинженерии Биологического ф-та МГУ.

Руководитель 6 кандидатских диссертаций.

Образование

Период обученияСтрана, городУчебное заведениеДополнительная информация
1977–1983 Россия, Москва Московский инженерно-физический институт (МИФИ), Факультет экспериментальной и теоретической физики Диплом с отличием (тема: «Математические методы определения вторичной структуры белков и полипептидов на основании спектров КР и полуэмпирических расчетов»)
1986 Россия, Москва Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (МГУ), Биологический факультет Диплом кандидата физико-математических наук (тема диссертации: «Топография и микроокружение хромофоров в бактериальном и зрительном родопсинах (спектроскопия комбинационного рассеяния света и квантовохимические расчеты)»)
1999 Россия, Москва Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (МГУ), Биологический факультет Диплом доктора физико-математических наук (тема диссертации: «Молекулярное моделирование мембрано-связанных участков белков и пептидов»)
2007 Россия, Москва Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (МГУ), Биологический факультет Присвоено ученое звание профессора по специальности «биофизика».

Премии и заслуги

1993: Премия Европейской Академии (Academiae Europaeae) для молодых ученых РФ;

2001—2002, 2005: Стипендия Фонда содействия российской науке для молодых докторов наук.

Основные научные результаты

Основные труды посвящены разработке и применению новых подходов в исследовании пространственной структуры белков и пептидов с помощью оптической спектроскопии и молекулярного моделирования. Результаты исследований опубликованы в более чем 100 статьях в реферируемых журналах.

1985—1992. Серия исследований, посвященных разработке методов спектроскопии резонансного (РКР) и гигантского (ГКР) комбинационного рассеяния пептидов и белков. Впервые получены спектры ГКР мембранных белков — бактериального и зрительного родопсинов. На основании спектральных данных и результатов квантовохимических расчетов исследована топология их хромофор-связывающих центров. Для ряда мембранных белков зарегистрированы первые спектры РКР с возбуждением в УФ-области, предложены высокоэффективные методы цифровой обработки сигналов в спектрах РКР белков.

1992—1997. Выполнена серия работ по молекулярному моделированию структуры трансмембранного (ТМ) домена Na,K-АТФазы. Для этого впервые применен метод детального картирования гидрофобных/гидрофильных свойств ТМ спиралей с помощью метода молекулярного гидрофобного потенциала (МГП). МГП-подход также был успешно использован для изучения гидрофобной организации целого ряда водорастворимых и мембранных белков и пептидов.

1997—2001. Разработана оригинальная теоретическая модель неявно заданной мембраны, предназначенная для исследования поведения пептидов и белков в мембрано-подобном окружении. Результаты вычислений, выполненных для большого набора трансмембранных и периферических пептидов, продемонстрировали хорошее согласие с данными экспериментов.

2002-н. вр. Разработка новейших многоуровневых подходов в компьютерном моделировании пептидов и белков в мембранах различного состава и в водном растворе, в исследовании межмолекулярных взаимодействий белок-белок, белок-мембрана и белок-лиганд. Применение созданных методов в исследовании периферических и интегральных мембранных белков, мембрано-активных пептидов, в рациональном молекулярном конструировании новых биологически активных соединений с заданными свойствами, действующих в т. ч. и на мишени в мембранах клеток. Создание единого информационно-вычислительного комплекса для высокопроизводительного молекулярного моделирования белков и пептидов.

Членство в научных обществах

Член редколлегии журналов «Биоорганическая химия», Москва; «The Open Structural Biology Journal», «The Open Bioinformatics Journal».

Член Ученого Совета ИБХ РАН.

Член специализированных диссертационных советов (МГУ, ГУ НИИ БМХ РАМН).

Избранные публикации

  1. 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
  2. Dubovskii PV, Ignatova AA, Volynsky PE, Ivanov IA, Zhmak MN, Feofanov AV, Efremov RG (2018). Improving therapeutic potential of antibacterial spider venom peptides: coarse-grain molecular dynamics guided approach. Future Med Chem 10 (19), 2309–2322
  3. Kuzmenkov AI, Nekrasova OV, Peigneur S, Tabakmakher VM, Gigolaev AM, Fradkov AF, Kudryashova KS, Chugunov AO, Efremov RG, Tytgat J, Feofanov AV, Vassilevski AA (2018). K1.2 channel-specific blocker from Mesobuthus eupeus scorpion venom: Structural basis of selectivity. Neuropharmacology 143 (0), 228–238
  4. Bocharov EV, Lesovoy DM, Bocharova OV, Urban AS, Pavlov KV, Volynsky PE, Efremov RG, Arseniev AS (2018). Structural basis of the signal transduction via transmembrane domain of the human growth hormone receptor. BIOCHIM BIOPHYS ACTA 1862 (6), 1410–1420
  5. Osmakov DI, Koshelev SG, Andreev YA, Dubinnyi MA, Kublitski VS, Efremov RG, Sobolevsky AI, Kozlov SA (2018). Proton-independent activation of acid-sensing ion channel 3 by an alkaloid, lindoldhamine, from Laurus nobilis. Br J Pharmacol Chemother 175 (6), 924–937
  6. Konshina AG, Krylov NA, Efremov RG (2017). Cardiotoxins: Functional Role of Local Conformational Changes. J Chem Inf Model 57 (11), 2799–2810
  7. Kuznetsov AS, Volynsky PE, Efremov RG (2017). A molecular basis of protein-protein interactions in membranes: A computational investigation.  (0), 89–108
  8. Pyrkova DV, Efremov RG (2017). The structural and dynamic properties of lipid bilayers exhibit concordant changes: MD simulations.  (0), 73–88
  9. Maurice P, Baud S, Bocharova OV, Bocharov EV, Kuznetsov AS, Kawecki C, Bocquet O, Romier B, Gorisse L, Ghirardi M, Duca L, Blaise S, Martiny L, Dauchez M, Efremov RG, Debelle L (2016). New Insights into Molecular Organization of Human Neuraminidase-1: Transmembrane Topology and Dimerization Ability. Sci Rep 6 (0), 38363
  10. Kasheverov IE, Chugunov AO, Kudryavtsev DS, Ivanov IA, Zhmak MN, Shelukhina IV, Spirova EN, Tabakmakher VM, Zelepuga EA, Efremov RG, Tsetlin VI (2016). High-Affinity α-Conotoxin PnIA Analogs Designed on the Basis of the Protein Surface Topography Method. Sci Rep 6 (0), 36848
  11. Панина ИС, Нольде ДЕ, Чугунов АО, Ефремов РГ (2016). Структурно-динамическая модель комплекса лантибиотика низин с липидом-II в биомембране. 1 (0), 263–267
  12. Chugunov AO, Volynsky PE, Krylov NA, Nolde DE, Efremov RG (2016). Temperature-sensitive gating of TRPV1 channel as probed by atomistic simulations of its trans- and juxtamembrane domains. Sci Rep 6 (0), 33112
  13. Lyukmanova EN, Shulepko MA, Shenkarev ZO, Bychkov ML, Paramonov AS, Chugunov AO, Kulbatskii DS, Arvaniti M, Dolejsi E, Schaer T, Arseniev AS, Efremov RG, Thomsen MS, Dolezal V, Bertrand D, Dolgikh DA, Kirpichnikov MP (2016). Secreted Isoform of Human Lynx1 (SLURP-2): Spatial Structure and Pharmacology of Interactions with Different Types of Acetylcholine Receptors. Sci Rep 6 (0), 30698
  14. Кузнецов АС, Ефремов РГ (2016). Оценка влияния среды на димеризацию трансмембранных доменов гликофорина А в компьютерном эксперименте. 1 (1), 250–254
  15. Плетнёв ВЗ, Плетнева НВ, Ефремов РГ, Горячева ЕА, Артемьев ИВ, Архипова СФ, Саркисян КС, Мишин АС, Лукьянов КА, Плетнев СВ (2016). Пространственная структура рН-зависимого зеленого флуоресцентного белка WASCFP с депротонированным хромофором на основе триптофана. 42 (6), 675–682
  16. Pletnev VZ, Pletneva NV, Efremov RG, Goryacheva EA, Artemyev IV, Arkhipova SF, Sarkisyan KS, Mishin AS, Lukyanov KA, Pletnev SV (2016). Three-dimensional structure of pH-dependent fluorescent protein WasCFP with the tryptophan based deprotonated chromophore. 42 (6), 612–618
  17. Lyukmanova EN, Shenkarev ZO, Shulepko MA, Paramonov AS, Chugunov AO, Janickova H, Dolejsi E, Dolezal V, Utkin YN, Tsetlin VI, Arseniev AS, Efremov RG, Dolgikh DA, Kirpichnikov MP (2015). Structural insight into specificity of interactions between nonconventional three-finger weak toxin from Naja kaouthia (WTX) and muscarinic acetylcholine receptors. J Biol Chem 290 (39), 23616–23630
  18. Kuznetsov AS, Polyansky AA, Fleck M, Volynsky PE, Efremov RG (2015). Adaptable Lipid Matrix Promotes Protein-Protein Association in Membranes. J Chem Theory Comput 11 (9), 4415–4426
  19. Dubovskii PV, Vassilevski AA, Kozlov SA, Feofanov AV, Grishin EV, Efremov RG (2015). Latarcins: Versatile spider venom peptides. Cell Mol Life Sci 72 (23), 4501–4522
  20. Kuznetsov AS, Polyansky AA, Volynsky PE, Efremov RG (2015). Lipid environment promotes dimerization of transmembrane helices.  (0), 139–150
  21. Chugunov AO, Volynsky PE, Krylov NA, Boldyrev IA, Efremov RG (2014). Liquid but durable: Molecular dynamics simulations explain the unique properties of archaeal-like membranes. Sci Rep 4 (0), 7462
  22. Чугунов АО, Ефремов РГ (2014). Поверхность молекулы -- источник биологической информации.  (10), 3–10
  23. Кузнецов АС, Дубовский ПВ, Воронцова ОВ, Феофанов АВ, Ефремов РГ (2014). Взаимодействие линейных катионных пептидов с фосфолипидными мембранами и полимерами сиаловой кислоты. 79 (5), 583–594583–594
  24. Polyansky AA, Chugunov AO, Volynsky PE, Krylov NA, Nolde DE, Efremov RG (2014). PREDDIMER: A web server for prediction of transmembrane helical dimers. Bioinformatics 30 (6), 889–890
  25. Koromyslova AD, Chugunov AO, Efremov RG (2014). Deciphering fine molecular details of proteins' structure and function with a protein surface topography (PST) method. J Chem Inf Model 54 (4), 1189–1199
  26. Kuznetsov AS, Volynsky PE, Efremov RG (2013). Probing free energy of transmembrane helix-helix association via a novel single-residue based approach.  (0), 97–108
  27. Krylov NA, Pentkovsky VM, Efremov RG (2013). Nontrivial behavior of water in the vicinity and inside lipid bilayers as probed by molecular dynamics simulations. ACS Nano 7 (10), 9428–9442
  28. Chugunov AO, Koromyslova AD, Berkut AA, Peigneur S, Tytgat J, Polyansky AA, Pentkovsky VM, Vassilevski AA, Grishin EV, Efremov RG (2013). Modular organization of α-toxins from scorpion venom mirrors domain structure of their targets, sodium channels. J Biol Chem 288 (26), 19014–19027
  29. Volynsky PE, Polyansky AA, Fakhrutdinova GN, Bocharov EV, Efremov RG (2013). Role of dimerization efficiency of transmembrane domains in activation of fibroblast growth factor receptor 3. J Am Chem Soc 135 (22), 8105–8108
  30. Chugunov A, Pyrkova D, Nolde D, Polyansky A, Pentkovsky V, Efremov R (2013). Lipid-II forms potential "landing terrain" for lantibiotics in simulated bacterial membrane. Sci Rep 3 (0), 1678
  31. Blanchevoye C, Floquet N, Scandolera A, Baud S, Maurice P, Bocquet O, Blaise S, Ghoneim C, Cantarelli B, Delacoux F, Dauchez M, Efremov RG, Martiny L, Duca L, Debelle L (2013). Interaction between the elastin peptide VGVAPG and human elastin binding protein. J Biol Chem 288 (2), 1317–1328
  32. Чугунов АО, Нольде ДЕ, Пыркова ДВ, Полянский АА, Пентковский ВМ, Ефремов РГ (2013). На пути к новым антибиотикам. 12 (0), 34–36
  33. Чугунов АО, Полянский АА, Ефремов РГ (2013). Физическая водобоязнь. 1 (0), 24–34
  34. Pyrkova DV, Tarasova NK, Krylov NA, Nolde DE, Efremov RG (2013). Lateral heterogeneity as an intrinsic property of hydrated lipid bilayers: A molecular dynamics study.  (0), 85–101
  35. Charlier L, Topin J, Ronin C, Kim SK, Goddard WA, Efremov R, Golebiowski J (2012). How broadly tuned olfactory receptors equally recognize their agonists. Human OR1G1 as a test case. Cell Mol Life Sci 69 (24), 4205–4213
  36. Polyansky AA, Volynsky PE, Efremov RG (2012). Multistate organization of transmembrane helical protein dimers governed by the host membrane. J Am Chem Soc 134 (35), 14390–14400
  37. Чугунов АО, Полянский АА, Ефремов РГ (2012). Липидный фундамент жизни.  (3), 3–12
  38. Pyrkova DV, Tarasova NK, Krylov NA, Nolde DE, Efremov RG (2012). Lateral heterogeneity as an intrinsic property of hydrated lipid bilayers: A molecular dynamics study.  (0), 85–101
  39. Pyrkova DV, Tarasova NK, Krylov NA, Nolde DE, Efremov RG (2011). Lateral clustering of lipids in hydrated bilayers composed of dioleoylphosphatidylcholine and dipalmitoylphosphatidylcholine. Biochem (Mosc) Suppl Ser A Membr Cell Biol 5 (3), 278–285
  40. (конференция) Lesovoy DM, Bocharov EV, Mayzel ML, Goncharuk SA, Goncharuk MV, Volynsky PE, Efremov RG, Arseniev AS (2011). Structural and dynamical model of transmembrane domain of fibroblast growth factor receptor 3. EUROMAR 2011  (0), 191
  41. Deyev IE, Sohet F, Vassilenko KP, Serova OV, Popova NV, Zozulya SA, Burova EB, Houillier P, Rzhevsky DI, Berchatova AA, Murashev AN, Chugunov AO, Efremov RG, NikolSky NN, Bertelli E, Eladari D, Petrenko AG (2011). Insulin receptor-related receptor as an extracellular alkali sensor. Cell Metab 13 (6), 679–689
  42. Pyrkova DV, Tarasova NK, Pyrkov TV, Krylov NA, Efremov RG (2011). Atomic-scale lateral heterogeneity and dynamics of two-component lipid bilayers composed of saturated and unsaturated phosphatidylcholines. Soft Matter 7 (6), 2569–2579
  43. Чугунов АО, Ефремов РГ (2010). Компьютерные игры в молекулярную биофизику.  (12), 36–43
  44. Polyansky AA, Ramaswamy R, Volynsky PE, Sbalzarini IF, Marrink SJ, Efremov RG (2010). Antimicrobial peptides induce growth of phosphatidylglycerol domains in a model bacterial membrane. J Phys Chem Lett 1 (20), 3108–3111
  45. Bocharov EV, Mayzel ML, Volynsky PE, Mineev KS, Tkach EN, Ermolyuk YS, Schulga AA, Efremov RG, Arseniev AS (2010). Left-handed dimer of EphA2 transmembrane domain: Helix packing diversity among receptor tyrosine kinases. Biophys J 98 (5), 881–889
  46. Bocharov EV, Volynsky PE, Pavlov KV, Efremov RG, Arseniev AS (2010). Structure elucidation of dimeric transmembrane domains of bitopic proteins. Cell Adh Migr 4 (2), 284–298
  47. Чугунов АО, Ефремов РГ (2009). Предсказание пространственной структуры белков: акцент на мембранных мишенях. 35 (6), 1–17
  48. Chugunov AO, Efremov RG (2009). Prediction of the spatial structure of proteins: emphasis on membrane targets. Bioorg Khim 35 (6), 744–760
  49. Lesovoy DM, Bocharov EV, Lyukmanova EN, Kosinsky YA, Shulepko MA, Dolgikh DA, Kirpichnikov MP, Efremov RG, Arseniev AS (2009). Specific membrane binding of neurotoxin II can facilitate its delivery to acetylcholine receptor. Biophys J 97 (7), 2089–2097
  50. Pyrkov TV, Chugunov AO, Krylov NA, Nolde DE, Efremov RG (2009). PLATINUM: A web tool for analysis of hydrophobic/hydrophilic organization of biomolecular complexes. Bioinformatics 25 (9), 1201–1202
  51. Bocharov EV, Mayzel ML, Volynsky PE, Goncharuk MV, Ermolyuk YS, Schulga AA, Artemenko EO, Efremov RG, Arseniev AS (2008). Spatial structure and pH-dependent conformational diversity of dimeric transmembrane domain of the receptor tyrosine kinase EphA1. J Biol Chem 283 (43), 29385–29395
  52. Farce A, Chugunov AO, Logé C, Sabaouni A, Yous S, Dilly S, Renault N, Vergoten G, Efremov RG, Lesieur D, Chavatte P (2008). Homology modeling of MT1and MT2receptors. Eur J Med Chem 43 (9), 1926–1944
  53. Bocharov EV, Mineev KS, Volynsky PE, Ermolyuk YS, Tkach EN, Sobol AG, Chupin VV, Kirpichnikov MP, Efremov RG, Arseniev AS (2008). Spatial structure of the dimeric transmembrane domain of the growth factor receptor ErbB2 presumably corresponding to the receptor active state. J Biol Chem 283 (11), 6950–6956
  54. Pyrkov TV, Efremov RG (2007). A fragment-based scoring function to re-rank ATP docking results. Int J Mol Sci 8 (11), 1083–1094
  55. Bocharov EV, Pustovalova YE, Pavlov KV, Volynsky PE, Goncharuk MV, Ermolyuk YS, Karpunin DV, Schulga AA, Kirpichnikov MP, Efremov RG, Maslennikov IV, Arseniev AS (2007). Unique dimeric structure of BNip3 transmembrane domain suggests membrane permeabilization as a cell death trigger. J Biol Chem 282 (22), 16256–16266
  56. Chugunov AO, Novoseletsky VN, Nolde DE, Arseniev AS, Efremov RG (2007). Method to assess packing quality of transmembrane α-helices in proteins. 2. Validation by "correct vs misleading" test. J Chem Inf Model 47 (3), 1163–1170
  57. Chugunov AO, Novoseletsky VN, Nolde DE, Arseniev AS, Efremov RG (2007). Method to assess packing quality of transmembrane a-helices in proteins. 1. Parametrization using structural data. J Chem Inf Model 47 (3), 1150–1162
  58. Pyrkov TV, Kosinsky YA, Arseniev AS, Priestle JP, Jacoby E, Efremov RG (2007). Docking of ATP to Ca-ATPase: Considering protein domain motions. J Chem Inf Model 47 (3), 1171–1181
  59. Vereshaga YA, Volynsky PE, Nolde DE, Arseniev AS, Efremov RG (2005). Helix interactions in membranes: Lessons from unrestrained Monte Carlo simulations. J Chem Theory Comput 1 (6), 1252–1264
  60. Dubovskii PV, Lesovoy DM, Dubinnyi MA, Konshina AG, Utkin YN, Efremov RG, Arseniev AS (2005). Interaction of three-finger toxins with phospholipid membranes: Comparison of S- and P-type cytotoxins. Biochem J 387 (3), 807–815
  61. Morgan CT, Tsivkovskii R, Kosinsky YA, Efremov RG, Lutsenko S (2004). The distinct functional properties of the nucleotide-binding domain of ATP7B, the human copper-transporting ATPase: Analysis of the Wilson disease mutations E1064A, H1069Q, R1151H, and C1104F. J Biol Chem 279 (35), 36363–36371
  62. Efremov RG, Kosinsky YA, Nolde DE, Tsivkovskii R, Arseniev AS, Lutsenko S (2004). Molecular modelling of the nucleotide-binding domain of Wilson's disease protein: Location of the ATP-binding site, domain dynamics and potential effects of the major disease mutations. Biochem J 382 (1), 293–305
  63. Tsivkovskii R, Efremov RG, Lutsenko S (2003). The role of the invariant His-1069 in folding and function of the Wilson's disease protein, the human copper-transporting ATPase ATP7B. J Biol Chem 278 (15), 13302–13308
  64. Abdullaev ZK, Bodrova ME, Chernyak BV, Dolgikh DA, Kluck RM, Pereverzev MO, Arseniev AS, Efremov RG, Kirpichnikov MP, Mokhova EN, Newmeyer DD, Roder H, Skulachev VP (2002). A cytochrome c mutant with high electron transfer and antioxidant activities but devoid of apoptogenic effect. Biochem J 362 (3), 749–754
  65. Efremov RG, Volynsky PE, Nolde DE, Dubovskii PV, Arseniev AS (2002). Interaction of cardiotoxins with membranes: A molecular modeling study. Biophys J 83 (1), 144–153
  66. Shenkarev ZO, Balashova TA, Efremov RG, Yakimenko ZA, Ovchinnikova TV, Raap J, Arseniev AS (2002). Spatial structure of zervamicin IIB bound to DPC micelles: Implications for voltage-gating. Biophys J 82 (2), 762–771
  67. Efremov RG, Nolde DE, Vergoten G, Arseniev AS (1999). A solvent model for simulations of peptides in bilayers. I. Membrane- promoting α-helix formation. Biophys J 76 (5), 2448–2459
  68. Efremov RG, Nolde DE, Vergoten G, Arseniev AS (1999). A solvent model for simulations of peptides in bilayers. II. Membrane- spanning α-helices. Biophys J 76 (5), 2460–2471
  69. Efremov RG, Vergoten G (1995). The hydrophobic nature of membrane-spanning alpha-helices as revealed by Monte Carlo simulations and molecular hydrophobicity potential analysis. 99 (26), 10658–10666
  70. MODYANOV NN, VLADIMIROVA NM, GULYAEV DI, EFREMOV RG (1992). Architecture of the Sodium Pump Molecule: Vectorial Labeling and Computer Modeling. Ann N Y Acad Sci 671 (1), 134–146
  71. Modyanov N, Lutsenko S, Chertova E, Efremov R (1991). Architecture of the sodium pump molecule: Probing the folding of the hydrophobic domain. J Gen Physiol  (44), 99–115