Отдел «Учебно-научный центр»

Отдел «Учебно-научный центр»

Научно-исследовательские подразделения

Руководитель: Овчинникова Татьяна Владимировна, д. х. н., профессор
ovch@ibch.ru+7(495)336-44-44, +7(495)995-55-57#2062

учебный центр, антимикробные пептиды, пептаиболы, антибиотики

Одним из приоритетых направлений деятельности ИБХ РАН является подготовка высококлассных молодых специалистов для физико-химической биологии и биотехнологии. С этой целью в 1982 году академиком Ю.А. Овчинниковым в Институте был организован специализированный Учебный центр, который стал первым учебно-научным центром в нашей стране, объединившем в себе усилия академического института и ряда высших учебных заведений Российской Федерации в деле воспитания молодого поколения исследователей в областибиоорганической химии, физико-химической биологии и биотехнологии. Подробно с образовательной деятельностью УНЦ ИБХ РАН можно ознакомиться на сайте ИБХ РАН в разделе "Обучение". Помимо огромной учебной работы  Отдел ведёт большую научно-исследовательскую работу по изучению функций и свойств нового класса антибиотиков на основе природных антимикробных пептидов.

Тема НИР:«Конструирование лекарственных средств нового поколения на основе природных пептидных антибиотиков — молекулярных факторов врожденного иммунитета»
Руководитель темы: зав. отделом «Учебно-научный центр» Т. В. Овчинникова

В настоящее время медицина столкнулась с проблемой устойчивости патогенов к используемым в клинике антибиотикам, которые уже не всегда обеспечивают контроль над возбудителями инфекционных заболеваний. Стремительный рост резистентных бактериальных инфекций диктует необходимость поиска принципиально новых лекарств. Исследования Учебно-научного центра ИБХ РАН нацелены на комплексное структурно-фукциональное изучение новых природных пептидных антибиотиков, исследование механизмов их действия как молекулярных факторов врожденного иммунитета, разработку технологий получения их рекомбинантных и синтетических аналогов, предклинические испытания и создание на их основе антибиотиков нового поколения.

Выявление многообразных биологических функций эндогенных антимикробных пептидов (АМП) показывает, что эти природные антибиотики обладают способностью инактивировать широкий спектр микроорганизмов, в том числе бактерии, грибы, простейшие, оболочечные вирусы, и являются перспективными молекулами для создания новых антибиотических средств. АМП как молекулярные факторы системы врожденного иммунитета служат медиаторами фагоцитарных, воспалительных и стрессорных процессов. Учитывая наличие антибиотической и иммуномодулирующей активностей у природных АМП, многие зарубежные фармацевтические компании (в США, Канаде, Франции, Нидерландах и др.) приступили к созданию нового класса антибиотиков на их основе. Успешные клинические испытания прошли пептидные антибиотики для лечения сепсиса, менингита, пневмонии, язвенной болезни желудка, диабетической стопы, кандидоза, мукозита, гингивита, акне, импетиго, а также для заживления ожогов и ран, осложненных вторичной инфекцией.

Исследования Учебно-научного центра ИБХ РАН направлены на поиск, выделение, изучение структуры, биологических свойств и молекулярных механизмов действия природных пептидных антибиотиков, разработку биотехнологических способов их получения и проведение предклинических испытаний. Объектами исследований являются АМП бактериального, грибкового, растительного и животного происхождения, в том числе из бактерий Bаcillus licheniformis, грибов Emericellopsis salmocynnemata и Emericellopsis minima, чечевицы Lens culinaris, морского червя Arenicola marina, медузы Aurelia aurita, осетра Acipencer guldenstadti, черепахи Emys orbicularis, жабы Bufo bufo gargarisans и др. В частности, из целомоцитов морского кольчатого червя Arenicola marina были выделены новые пептиды, обладающие ярко выраженной антимикробной активностью в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, а также дрожжевых грибков и названные ареницинами. Определенная нами полная первичная структура зрелых ареницинов и генов их предшественников позволяет сделать вывод о выявлении нами пептидов нового семейства, не принадлежащих ни к одной из известных ранее групп АМП. Создана эффективная технология гетерологичной экспрессии, получены штаммы-продуценты, разработаны методики выделения и очистки генно-инженерных ареницинов. На оригинальную структуру ареницинов и биотехнологический способ их получения получены патенты РФ. Параллельно продолжаются фундаментальные исследования механизма действия ареницинов, проводятся детальное исследование их биологической активности и предклинические испытания на животных моделях. Продолжаются поиск и структурно-функциональные исследования других природных пептидных антибиотиков. Исследуемые вещества являются оригинальными и патентоспособными. Конечной целью проекта является создание линейки прототипов новых эффективных лекарственных средств на основе природных пептидных антибиотиков и биотехнологической платформы для их получения.

Ф.И.О.ДолжностьКонтакты
Овчинникова Татьяна Владимировна, д. х. н., профессорЗав. отделомovch@ibch.ru+7(495)336-44-44, +7(495)995-55-57#2062
Патрушев Лев Иванович, д. б. н., профессорв.н.с.patrush@mail.ibch.ru
Баландин Сергей Владимирович, к. х. н.с.н.с.serb@ibch.ru+7(495)335-09-00
Стукачёва Елена Анатольевна, к. б. н.с.н.с.east@ibch.ru+7(495)336-46-00
Сычёв Сергей Владимирович, к. х. н.с.н.с.svs@ibch.ru+7(495)335-66-22
Тагаев Андрей Азисовичс.н.с.andtag@ibch.ru+7(495)335-42-00
Финкина Екатерина Ивановна, к. х. н.с.н.с.finkina@mail.ru+7(495)335-42-00
Шамборант Ольга Георгиевнас.н.с.osha@ibch.ru+7(495)336-46-00
Богданов Иван Владимирович, к. х. н.н.с.contraton@mail.ru+7(495)335-42-00
Болосов Илья Александровичн.с.bolosoff@gmail.com+7(495)3354200
Гурьянова Светлана Владимировна, к. б. н.н.с.svgur@mail.ru
Мельникова Дарья Николаевна, к. х. н.н.с.d_n_m_@mail.ru+7(495)3354200
Пантелеев Павел Валерьевич, к. х. н.н.с.alarm14@gmail.com+7(495)335-09-00
Алёшина Екатерина Федоровнаст. инж.educ@bibch.ru
Бойко Галина Алексеевнаст. инж.asping@ibch.ru+7(495)330-24-00
Есипов Дмитрий Станиславовичст. инж.desipov@gmail.com
Леонова Юлия Федоровнаст. инж.leonovajuf@yandex.ru+7(495)335-09-00
Свищёва Наталия Витальевнаст. инж.natasvi@mail.ru+7(495)335-42-00, +7(495)741-78-20
Симонова Татьяна Николаевнаст. инж.tsimonova@ibch.ru+7(495)335-66-22
Снежкова Леона Генриховна, к. х. н.ст. инж.cell6370@yandex.ru+7(495)335-66-22
Суханов Станислав Владимировичст. инж.ssv@ibch.ru+7(495)335-66-22
Антошина Дарья Витальевнаинженерriruka11@mail.ru
Сафронова Виктория Николаевнаинженерsaf-victorianik@yandex.ru
Чичерина Галина Александровнаинженерgalina.tchicherina@yandex.ru+7(495)336-46-00

Все публикации (показать избранные)

Загружаются...

Овчинникова Татьяна Владимировна

  • Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10 — На карте
  • ИБХ РАН, корп. 32, комн. 610
  • Тел.: +7(495)336-44-44
  • Эл. почта: ovch@ibch.ru
  • Факс: +7 (495) 336-43-33

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.

Новые антимикробные пептиды из древних морских беспозвоночных

Совместно с: Лаборатория структурной биологии ионных каналов

В рамках работы по изучению антимикробных пептидов (АМП) животных, проводимой в Учебно-научном центре ИБХ РАН, были обнаружены новые защитные катионные пептиды из древних морских беспозвоночных – никомицины-1 и -2 из небольшой Арктической полихеты Nicomache minor и полифемузин III (PM III) из мечехвоста Limulus polyphemus, а также изучены их структурные и биологические свойства. В ходе работы были получены рекомбинантные аналоги природных АМП и изучена их пространственная структура. Никомицины обладают пространственной структурой, включающей амфипатическую N-концевую α-спираль и C-концевую петлю, состоящую из шести аминокислотных остатков и стабилизированную дисульфидной связью. Структура никомицина уникальна среди AMП полихет и сходна со структурой α-спиральных защитных AMП из кожи лягушек, содержащих С-концевой мотив Rana-box, также стабилизированный дисульфидным мостиком. Никомицин-1 проявляет выраженную активность в отношении грамположительных бактерий в субмикромолярных концентрациях. Предполагается, что механизм действия никомицина-1 связан с повреждением клеточной мембраны, а не с ингибированием процесса биосинтеза белка. Структурный анализ последовательности препроникомицинов показывает, что домен BRICHOS может принимать участие в биосинтезе не только β-шпилечных АМП полихет, но и α-спиральных пептидов, а именно, никомицинов. PM III представляет собой β-шпилечный АМП, который способен быстро повышать проницаемость цитоплазматической мембраны клеток лейкемии человека HL-60. Эксперименты с использованием проточной цитометрии с двойным окрашиванием аннексином V-FITC / пропидий йодидом показали, что ингибитор каспазы Z-VAD-FMK практически не влияет на действие пептида PM III. Полученные данные свидетельствуют о том, что PM III нарушает целостность плазматической мембраны и вызывает гибель клеток по механизму, предположительно, не связанному с апоптозом. По сравнению со своими природными изоформами – полифемузинами и тахиплезинами, PM III проявляет аналогичную или более низкую антибактериальную активность, но значительно более высокую цитотоксичность в отношении опухолевых и трансформированных клеточных линий человека в условиях in vitro.

Первые рекомбинантные трехпетельные токсины гадюк – антагонисты никотиновых холинорецепторов мышечного и нейронного типа

Совместно с: Лаборатория лиганд-рецепторных взаимодействий,  Лаборатория молекулярной диагностики,  Лаборатория молекулярной токсинологии

Одним из основных компонентов ядов змей семейства Elapidae являются трехпетельные токсины, которые обладают различными видами биологической активности, включая ингибирование синаптической передачи за счет блокирования холинорецепторов никотинового типа. Трехпетельные токсины до сих пор не обнаружены в ядах змей семейства Viperidae, хотя кодирующие их мРНК найдены в ядовитых железах змей этого семейства. Нами впервые проведена экспрессия в клетках E. coli генов двух трехпетельных токсинов TFT-AF и TFT-VN, последовательности которых установлены на основании последовательностей кДНК из ядовитых желез гадюк Azemiops feae и Vipera nikolskii, соответственно. Исследование биологической активности полученных токсинов проведено с помощью методов электрофизиологии, кальциевого имиджинга и радиолигандного анализа. Нами впервые показано, что трехпетельные токсины гадюк являются антагонистами никотиновых холинорецепторов как нейронного, так и мышечного типа.

Раскрыт механизм связывания и переноса липидов растительными липид-транспортирующими белками

Совместно с: Лаборатория биомолекулярной ЯМР-спектроскопии,  Лаборатория структурной биологии ионных каналов

Новые липид-транспортирующие белки (LTP) чечевицы, гороха и укропа были выделены и охарактеризованы в Учебно-научном центре ранее. В 2017 г. нами показана способность растительных LTP с различной эффективностью связывать и переносить широкий спектр липидных молекул. Установлено, что аффинность LTP по отношению к насыщенным и ненасыщенным жирным кислотам возрастает по мере уменьшения длины ацильных цепей.  Показано, что LTP эффективнее переносят анионный липид DMPG, чем цвиттерионный DMPC. Методами ЯМР-спектроскопии подтверждена более высокая аффинность LTP к анионным липидам и молекулам с небольшим размером гидрофобных цепей. Определена пространственная структура комплекса Lc-LTP2/LPPG. Установлено, что размер внутренней гидрофобной полости LTP увеличивается от 600 до 1000 А3 при связывании с липидами. Ацильные цепи LPPG или DMPG занимают пространство гидрофобной полости LTP, а головки липидов выступают наружу между α–спиральными участками Н1 и Н3. Другой вход в гидрофобную полость Lc-LTP2, ограниченный петлей между α–спиралями H2-H3 и С-концевым участком, играет важную роль во взаимодействии с поверхностью мембраны, участвует в поглощении липидов и определяет селективность LTP по отношению к лиганду. Полученные результаты впервые раскрывают механизм связывания и переноса липидов посредством LTP и углубляют понимание биологической роли растительных LTP.

Димеризация β-шпилечных антимикробных пептидов играет ключевую роль в проявлении цитотоксичности, но не антимикробной активности

Антимикробные пептиды ареницины были обнаружены нами ранее в целомоцитах морского кольчатого червя пескожила Arenicola marina. В 2017 г. исследована взаимосвязь структуры аналогов β-шпилечного антимикробного пептида ареницина-1 и их  биологической активности с целью поиска подходов, позволяющих снизить цитотоксичность природного пептида и создать терапевтически ценные препараты. Для этого с использованием методов сайт-направленного мутагенеза и гетерологической экспрессии в бактериальной системе был создан широкий спектр аналогов ареницина-1 (более 50 пептидов), различающихся по гидрофобности, суммарному заряду, длине цепи. Полученные данные указывают на то, что переход пептида в форму димера, а не его высокая гидрофобность является ключевым фактором, обуславливающим проявление цитотоксических свойств природным пептидом. Выраженная бактерицидная активность в отношении патогенных бактерий, в том числе, мультирезистентных штаммов, а также высокий терапевтический индекс позволяют рассматривать сконструированные аналоги ареницина в качестве перспективных прототипов антибиотиков нового поколения с широким спектром действия.