Лаборатория биокатализа

Отдел пептидно-белковых технологий

Руководитель: Габибов Александр Габибович, академик
gabibov@mx.ibch.ru+7(495)727-38-60, +7(495)995-55-57#3860

биокатализ, каталитические антитела, аутоиммунные заболевания, протеасома, рекомбинантные белки, цитокины, интерфероны, гормон роста, протеолиз, пептидные ингибиторы

Лаборатория биокатализа была основана в ИБХ в 1997 г. В лаборатории развивается два основных проекта, которые идейно вышли из пионерских работ заведующего лабораторией профессора Габибова.

Первая группа под руководством Ивана Смирнова продолжает заниматься классической «абзимологией» (абзимы - антитела, обладающие свойствами ферментов), но уже на качественно новом уровне. Здесь ищется баланс между комбинаторными методами и рациональным дизайном с целью создания белков с заранее заданными свойствами de novo. В последнее время группа активно осваивает микрофлюидные технологии для осуществления многопараметрического скрининга клонов биокатализаторов и вообще клеток.

Вторая группа под руководством Алексея Белогурова изучает молекулярные основы аутоиммунных процессов с уклоном в аутоиммунную нейродегенерацию. В основном, на повестке дня стоит хроническое демиелинизирующее заболевание центральной нервной системы — рассеянный склероз, и в последнее время и нейродегенерация периферической нервной системы — синдром Гийена-Барре. В лаборатории разрабатываются скрининговые технологии, например дрожжевой, фаговый и лентивирусный дисплеи (в этих работах участвует группа Татьяны Бобик).

Ранее в лаборатории были достигнуты значительные успехи в области биотехнологии – экспрессии белков, например, факторов крови, антител в прокариотических системах и в клеточной линии СНО. Огромный вклад в эти исследования внесла профессор Наталья Пономаренко.

Лаборатория имеет широкий круг партнеров, как в Институте, так и за его пределами. Совместно с Лабораторией протеомики изучается рассеянный склероз и синдром Гийена-Барре, ведется работа над созданием иммунотоксинов с Лабораторией инженерии белка и Лабораторией молекулярной иммунологии, ведется изучение ионных каналов в аутореактивных лимфоцитах вместе с Группой молекулярных инструментов для нейробиологии.

Кроме того, Лаборатория сотрудничает с Европейской молекулярно-биологической лабораторией в Гамбурге, с НИИ физико-химической медицины, Центром нанотехнологий РАН, Институтом химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, НТЦ «БиоКлиникум» и НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ. Лаборатория дружит и с несколькими выдающимися личностями: нобелевскими лауреатами Аароном Чехановером и Сиднеем Альтманом, бывшим президентом Института Скриппса и отцом современной абзимологии Ричардом Лернером и многими другими.

  • Общие проблемы биокатализа, структурно-функциональные взаимоотношения, определяющие каталитическую эффективность биокатализатора, искусственные ферменты, каталитические антитела-абзимы.
  • Проблемы индукции каталитической активности молекул суперсемейства иммуноглобулинов.
  • Антиидиотипические антитела как модель, обеспечивающая передачу функциональной активности белковой молекулы.
  • Проблемы природной каталитической активности и корреляция каталитической активности антител по отношению к аутоантигенам с глубиной развития патологических процессов.
  • Молекулярные основы аутоиммунных заболеваний. Роль протеасомы в аутоимунных патологиях ЦНС. Животные модели аутоиммунных процессов. Проблемы направленного элиминирования патологических В-лимфоцитов.
  • Создание каталитических вакцин, способных разрушать низкомолекулярные токсины, фосфорорганические яды и белки оболочки вирусов, в частности ВИЧ.
  • Каталитические антитела к биополимерам.
  • Антитела-протеазы и ДНКазы. Проблемы цитотоксичности аутоантител и механизмы апоптоза (совместно с Лабораторией иммунологии рака Института биологии гена РАН).
  • Протеазы, индуцируемые при аутоиммунных процессах. Протеазы патогенов (совместно с лабораторией химии ферментов ИБХ РАН). Комбинаторные подходы (в частности фаговый дисплей) для поиска эффективных субстратов протеаз. ДНК-топоизомеразы и механизмы взаимодействия с противораковыми препаратами. Механизмы действия эстераз.
  • Биотехнологические исследования (совместно с лабораторией биотехнологии ИБХ РАН): создание лекарственных препаратов на основе рекомбинантных белков, экспрессируемых в про- и эукариотических системах. Получение пролонгированных лекарственных средств с помощью полисиалирования, получение комбинированных ДНК-белковых вакцин.
  • Высказано предположение о наличии «природной каталитической активности» антител по отношению к аутоантигенам при патологических процессах в организме человека и у модельных животных.
  • Открыты природные ДНК-абзимы. Показаны цитотоксические эффекты этих антител. Установлен молекулярный механизм их действия на уровне 3D. Показано, что каталитические антитела могут быть получены как антиидиотипические антитела к ферментам.
  • Получена искусственная протеаза и ацетилхолинэстераза (совместно с технологическим университетом —  г. Компьень, Франция). Продемонстрировано ее специфическое взаимодействие с аналогами фосфорорганических отравляющих веществ.
  • Установлен механизм действия, получены кристаллы и разрешена трехмерная структура первого каталитического антитела, взаимодействующего с аналогами фосфорорганических отравляющих веществ. Показана ДНК-гидролизующая активность этого антитела и установлен механизм его действия.
  • Найден способ получения эпитоп-специфические каталитических антител-протеаз.
  • Получены антитела, специфически разрезающие поверхностный белок оболочки ВИЧ, gp120. Обнаружена сайт-специфическая деградация основного белка миелина под действием аутоантител, выделенных из сывороток крови больных рассеянным склерозом и модельных животных, развивающих ЕАЕ (экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит) и продемонстрирован диагностический и прогностический потенциал этого эффекта.
  • Установлена роль убиквитин-независимого протеолиза основного белка миелина в развитии нейродегенеративных патологий ЦНС.
  • Впервые предложен метод оптической детекции ДНК-топоизомеразной реакции. Установлен кинетический механизм ДНК-топоизомераз.
  • С помощью методов предстационарной кинетики установлен механизм действия летального фактора сибирской язвы.
  • Совместно с лабораторией биотехнологии ИБХ РАН получен отечественный препарат «Растан» (рекомбинантный гормон роста человека), колониестимулирующий фактор, рекомбинантный фактор свертывания крови VII.
Ф.И.О.ДолжностьКонтакты
Габибов Александр Габибович, академикрук. подр.gabibov@mx.ibch.ru+7(495)727-38-60, +7(495)995-55-57#3860
Донцова Ольга Анатольевна, академикв.н.с.olga.a.dontsova@gmail.com
Северин Евгений Сергеевич, чл.-корр. РАНв.н.с.e.severin@mail.ru
Тоневицкий Александр Григорьевич, чл.-корр. РАНв.н.с.tonevitsky@mail.ru
Захарова Мария Николаевнав.н.с.
Белогуров Алексей Анатольевич, к. х. н.с.н.с.belogurov@mx.ibch.ru+7(495)7273860
Захарова Мария Юрьевна, к. б. н.н.с.zakharova@ibch.ru+7(495)429-82-69
Воробьев Иван Иванович, к. х. н.н.с.ptichman@gmail.com+7(495)429-82-69
Кнорре Вера Дмитриевна, к. х. н.н.с.vera.knorre@gmail.com+7(495)7273860
Костин Никита Николаевичн.с.nkostin1@gmail.com
Курбацкая Инна Николаевнан.с.
Терехов Станислав Сергеевич, к. х. н.н.с.sterekhoff@mail.ru
Степанова Анастасия Валерьевнан.с.avkaznacheeva@gmail.com
Степанов Алексей Вячеславович, к. б. н.н.с.stepanov.aleksei.v@gmail.com
Ломакин Яков Анатольевич, к. б. н.н.с.yasha.l@bk.ru
Бобик Татьяна Владимировна, к. х. н.н.с.bobik_tanya@mail.ru
Кудряева Анна Анатольевна, к. х. н.н.с.anna.kudriaeva@gmail.com+7()
Каминская Алена Николаевнан.с.
Горященко Александр Сергеевич, к. х. н.н.с.asgoryash@yandex.ru
Воробьева Надежда Евгеньевнан.с.
Глаголева Ирина Сергеевнан.с.
Иванова Мария Васильевнан.с.
Кулакова Ольга Георгиевнан.с.
Симанив Тарас Олеговичн.с.
Мокрушина Юлиана Анатольевнам.н.с.
Баулина Наталья Михайловнам.н.с.
Киселев Иван Сергеевичм.н.с.
Калинин Роман Сергеевичасп.romelfork@gmail.com+7(969)3470093
Васькина Марина Ивановнаасп.marinavaskina04@gmail.com
Назаров Антон Сергеевичасп.nazarov.ngu@gmail.com
Пантелеев Сергей Владимировичасп.pandelion@mail.ru
Попов Роман Юрьевичасп.poprom@outlook.com
Гайнова Кристина Михайловнатех.-лаб.
Хаврошечкина Екатерина Викторовнатех.-лаб.
Дуброво Сергей Павловичтех.-лаб.
Аргентова-Стивенс Анастасия-Мария тех.-лаб.
Балагуров Константин Игоревичтех.-лаб.
Слуцкая Екатерина Александровнатех.-лаб.slutskay@yandex.ru
Соколов Александр Валерьевичтех.-лаб.
Терещук Ксения Михайловнатех.-лаб.
Филимонова Иоанна Никитовнатех.-лаб.
Овчинникова Лейла Александровнаинженер
Быстров Николай Сергеевичинженерbystrov-nick@mail.ru+7(495)330-67-29
Мамедов Азад Энверовичинженерbioaz12@gmail.com
Головин Андрей Викторовичинженер
Баранова Маргарита Николаевнаинженер
Заболотский Артур Игоревичинженер
Сокол Мария Борисовнаинженер

Ранее здесь работали:

Пономаренко Наталья Александровна, д. б. н.в.н.с.
Смирнов Иван Витальевич, д. х. н.с.н.с.ivansmr@inbox.ru
Колесников Александр Владимирович, к. б. н.с.н.с.
Кузина Екатерина Сергеевнан.с.kat.kuzina@gmail.com
Дронина Мария Алексеевна, к. б. н.н.с.mdronina@mail.ru
Дубилей Светлана Алексеевна, к. б. н.н.с.
Дурова Оксана Михайловнан.с.
Козырь Арина Владимировна, к. б. н.н.с.
Орлова Надежда , к. б. н.н.с.nobiol@gmail.com
Илюшин Денис Григорьевичн.с.IlyushinDenis@gmail.com

Избранные публикации (показать все)

Загружаются...

Габибов Александр Габибович

Помощник

Кнорре Вера Дмитриевна

Создана платформа для ультравысокопроизводительного скрининга биокаталитической активности в каплях двойной микрофлюидной эмульсии. (2017-11-27)

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

Гипотеза молекулярной мимикрии как одного из вариантов развития рассеянного склероза (2017-11-27)

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).

Подходы к индукции толерантности инкапсулированными фрагментами аутоантигенов (2017-11-27)

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 (0), 1335

The QM-maturation scheme (2016-11-15)

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.

проведена вторая фаза клинических испытаний препарата Xemys для лечения рассеянного склероза (2016-11-15)

•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