Группа кросс-сшивающих ферментов

ГМБС была создана de facto в 1979 г., когда Ю.А. Овчинников, вице-президент Академии наук СССР дал поручение Н.Н. Модянову организовать научную группу для реализации нового направления исследований, нацеленных на молекулярные аспекты транспорта ионов через биологические мембраны. Приказом директора от 19 мая 1986 г . группа обрела формальный статус как подразделение Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина, и с этой даты начинается ее официальная история. Основные усилия были направлены на изучение структурно-функциональных аспектов ионтранспортирующих АТФаз, в особенности Na,K-АТФазы. В сотрудничестве с Е.Д. Свердловым удалось при помощи секвенирования кДНК впервые определить первичную структуру α и β-субъединиц Na,K-АТФазы из почек свиньи, независимо и почти одновременно с конкурирующими группами из США и Японии, которые проводили подобные работы на других видах животных. Работа, опубликованная в FEBS Letters, была цитирована несколько сотен раз другими исследователями. Этот успех инициировал исследования трансмембранной укладки – в то время абсолютно загадочного аспекта молекулярной организации. Для этого использовались различные экспериментальные подходы, такие как ограниченный протеолиз, гидрофобное фотоактивируемое мечение, векторное йодирование лактопероксидазой, а также использование сайт-специфических моноклональных антител. Одновременно было развито другое направление, приведшее к открытию родственных генов X,К-АТФаз, например, гена ATP1AL1, который в ходе последующих исследований оказался новой АТФазой, названной Н,К-АТФазой нежелудочного типа. В период с 1986 по 1992 годы подразделение было одним из лидеров Института по числу статей в рецензируемых журналах.

В 1992 году начался новый этап, связанный, прежде всего, с неожиданным распадом Советского Союза и одновременным отъездом более половины сотрудников в США. К настоящему времени большинство из них сделали весьма успешные научные карьеры. Достаточно упомянуть Николая Модянова (Medical University of Ohio), Светлану Луценко (Oregon Health Science University), Константина Петрухина (Merck Research Laboratories), Александра Гришина (Mount Sinai School of Medicine), Григория Белогрудова (University of California, Los Angeles), и Елену Аристархову (Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School).

Оставшиеся сотрудники приложили экстраординарные усилия для предотвращения распада подразделения. К руководству группой приступил М.И. Шахпаронов, назначенный 4 января 1993 г. исполняющим обязанности, а 30 декабря 1994 г. – руководителем подразделения, официально именуемого Группой мембранных биоэнергетических систем приказом от 2 ноября 1994 г. Благодаря глубокой реорганизации удалось сохранить и повысить научный уровень путем приобретения нового оборудования, освоения современных методов, и преобразовать группу в динамически развивающийся, по-настоящему творческий и сплоченный коллектив. Трудности, связанные с отсутствием адекватного финансирования, удалось облегчить благодаря грантам РФФИ, Министерства науки, Фонда Сороса, INTAS и CRDF.

За последние годы появились новые возможности, и спектр проводимых исследований ГМБС был значительно расширен благодаря сохранению старых и налаживанию новых партнерств в России и за рубежом. Чрезвычайно важным, приятным и плодотворным следует назвать сотрудничество с группами проф. Н.Н. Модянова (Медицинский Университет Огайо, США), проф. К. Гиринг (Университет Лозанны, Швейцария), проф. Я. Ридстрема (Университет Гетеборга, Швеция), академика РАН Е.Д. Свердлова (ИБХ РАН) и проф. И. Накано (Университет Алабамы в Бирмингтоне, США).

Одним из основных объектов исследований является лизилокидаза - фермент, ответственный за окислительное дезаминирование остатков лизина - первой стадии образования межмолекулярных кросс-сшивок между некоторыми белками, такими как эластин аорты. Кроме того, лизилоксидаза способствует метастазированию опухолей и поэтому является перспективной фармакологической мишенью.

Сотрудники ГМБС вместе со своими аспирантами и студентами изучали многообразие изоформ X,К-АТФаз, таких как Н,К-АТФазы нежелудочного типа. Важным моментом явилось открытие изоформы β-субъединицы, названной βm, которая обладает необычными свойствами. Разносторонние исследования протон-транспортирующей трансгидрогеназы, интересного фермента бактерий и митохондрий, составили вторую важнейшую область деятельности ГМБС. В сотрудничестве с группой проф. Пепе (Австралия) и проф. Ридстрема (Швеция) удалось показать роль трансгидрогеназы в поддержании эффективности антиоксидантной защиты митохондрий при сердечной недостаточности. 1 ноября 2009 г. ГБМС была разделена на две группы: ГМБС и ГКСФ, которые смогли не только продолжить сложившиеся направления исследований, но и начать несколько новых тем. К основным достижениям следует отнести идентификацию новых белков, взаимодействующих в живой клетке с одним из кросс-сшивающих ферментов — лизилоксидазой. Среди них наиболее перспективным оказался белок р66-β, компонент нуклеосом-ремоделирующего комплекса Mi2/NuRD. В рамках исследований второго интересного кросс-сшивающего фермента - трансглутаминазы TG2 - удалось разработать принципиально новый метод детекции его конформационной динамики в живых клетках. Показано, что при индукции апоптоза цитоплазматическая TG2 изменяет свою конформацию и активируется, в то время как эндосомная TG2 остается в конформации, неспособной к трансамидированию.

Нам удалось показать, что взаимодействие сурвивин-Ran чрезвычайно важно для хемиорезистентности глиобластомы – разрушительной опухоли (схожесть клеток глиобластомы со стволовыми вносит вклад в резистентность к терапии). Нарушение комплекса сурвивин-Ran при помощи низкомолекулярного ингибитора данного белок-белкового возаимодействия LLP-3 препятствует выживанию и росту глиобластомых клеток как in vitro, так и in vivo, тем самым предлагая новый терапевтический подход к глиобластоме. Показано, изменение фенотипа стволовых клеток глиобластомы зависит от белков-регуляторов альтернативного сплайсинга. Выявлены значительные отличия в экспрессии сплайсинговых факторов между пронейрональными и мезенхимальными стволовыми клетками глиобластомы. Ингибирование экспрессии факторов сплайсинга, характерных для мезенхимальных клеток, вызывает их превращение в пронейрональные. Продемонстрировано, что важную роль в передаче сигналов между опухолевыми клетками играют белки-регуляторы сплайсинга, переносимые между клетками посредством экстрацеллюлярных везикул.

Избранные публикации

  1. Dmitriev R.I., Pestov N.B., Shakhparonov M.I., Okkelman I.A. (2014). Two distinct nuclear localization signals in mammalian MSL1 regulate its function. J. Cell. Biochem. 115 (11), 1967–73 [+]

    MSL1 protein regulates global histone H4 acetylation at residue K16 in stem and cancer cells, through interaction with KAT8. The functional significance of mammalian MSL1 isoforms, involved in various protein interactions, is poorly understood. We report the identification of a novel nuclear localization signal (NLS), common to all MSL1 isoforms, in addition to previously known bipartite NLS, located in domain PEHE. Isoforms having both NLS localize to sub-nuclear foci where they can target co-chaperone protein TTC4. However, all MSL1 isoforms also have ability to affect H4K16 acetylation. Thus, presence of two NLS in MSL1 protein can mediate activity of KAT8 in vivo.

    ID:1108
  2. Okkelman I.A., Sukaeva A.Z., Kirukhina E.V., Korneenko T.V., Pestov N.B. (2014). Nuclear translocation of lysyl oxidase is promoted by interaction with transcription repressor p66β. Cell Tissue Res. 358 (2), 481–9 [+]

    Lysyl oxidase (LOX) is an amine oxidase involved in protein cross-linking of the extracellular matrix. Less well characterized is the role that LOX plays among nuclear proteins, and molecular mechanisms of its transport to the nucleus are currently unknown. Here, we have employed yeast two-hybrid library screening and found that the LOX catalytic domain interacts with the transcription repressor p66β. This interaction has been confirmed in vitro and has been found to be accomplished through the CR2-containing domain of p66β. Moreover, co-expression of p66β and LOX in living tumor cells leads to the nuclear accumulation of LOX. Thus, p66β might be important for the regulation of LOX in the nucleus.

    ID:1109

Пестов Николай Борисович

  • Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10 — На карте
  • ИБХ РАН, корп. 51, комн. 660
  • Тел.: +7(495)330-65-56
  • Эл. почта: ni-pest@yandex.ru