Направления исследований

Лаборатория занимается исследованиями биологически-активных молекул, мембранных и мембраноактивных белков, а также разработкой новых методик оптической микроскопии и спектроскопии применительно к этим задачам. Развиваемые в лаборатории методы применяются для изучения механизмов действия и структурно-функциональных взаимосвязей исследуемых молекул на разных уровнях структурной организации: молекулярном, клеточном, тканевом. Проводимые исследования являются частью нового комплексного подхода к проблеме мембранных белков, реализуемого в Отделе структурной биологии, который включает в себя комбинированное применение современных спектральных методов (ЯМР, КД, флуоресцентная спектроскопия, динамическое светорассеяние, флуоресцентная конфокальная и 4π-микроскопия сверхвысокого разрешения), методов биоинженерии и высокопроизводительных вычислительных технологий.

Ф.И.О.	Должность	Эл. почта
Арсеньев Александр Сергеевич, д. х. н., профессор	Зав. отделом	aars@nmr.ru
Астапова Мария Вячеславовна, к. б. н.	с.н.с.	ast-mariya@yandex.ru
Феофанова Анна Евгеньевна	тех.-лаб.
Шаронов Георгий Владимирович, к. ф.-м. н.	н.с.	sharonov@gmail.com

Избранные публикации

1. Vereshaga Y.A., Volynsky P.E., Pustovalova J.E., Nolde D.E., Arseniev A.S., Efremov R.G. (2007). Specificity of helix packing in transmembrane dimer of the cell death factor BNIP3: a molecular modeling study. Proteins 69 (2), 309–25 [+]

   Предложен вычислительный метод предсказания пространственной структуры димеров трансмембранных альфа-спиралей. Подход основан на применении модели неявно заданной мембраны и конформационного поиска методом Монте-Карло в пространстве двугранных углов пептидов. Эффективность метода продемонстрирована на примере трансмембранного домена проапоптотического митохондриального белка BNIP3.

2. Феофанов А.В. (2007). Спектральная лазерная сканирующая конфокальная микроскопия в биологических исследованиях. Успехи биолог. хим. 47, 371–410 [+]

   В работе рассматриваются применения флуоресцентного спектрального анализа в лазерной сканирующей конфокальной микроскопии (ЛСКМ). Спектральная ЛСКМ позволяет идентифицировать и разделять в исследуемых образцах перекрывающиеся сигналы нескольких флуоресцирующих соединений и (или) белков слияния, а также учитывать вклад эндогенной флуоресценции, что существенно повышает чувствительность, надежность и точность анализа по сравнению с традиционной ЛСКМ. Анализ полных спектров флуоресценции дает возможность изучать молекулярные взаимодействия флуоресцирующих биологически активных соединений (БАС) в живых клетках с трехмерным субмикронным пространственным разрешением. Спектральная ЛСКМ позволяет измерять концентрации БАС и их комплексов в живых клетках, оценивать средние концентраций БАС в органоидах, клеточных доменах, в среднем по клетке, а также проводить статистически достоверный анализ клеточных концентраций БАС на ограниченной выборке клеток. Спектральная ЛСКМ является уникальным дополнением к традиционным методам флуоресцентной микроскопии и ЛСКМ.

3. Sharonov G.V., Karmakova T.A., Kassies R., Pljutinskaya A.D., Grin M.A., Refregiers M., Yakubovskaya R.I., Mironov A.F., Maurizot J.C., Vigny P., Otto C., Feofanov A.V. (2006). Cycloimide bacteriochlorin p derivatives: photodynamic properties and cellular and tissue distribution. Free Radic. Biol. Med. 40 (3), 407–19 [+]

   В работе проведено сравнительное исследование 11 новых фотосенсибилиаторов для фотодинамической терапии рака — циклоимидных производных бактериохлорина р с различными боковыми заместителями. Показано, что данные соединения обладают интенсивным поглощением в спектральном диапазоне прозрачности биологической ткани (780—830 нм), высоким квантовым выходом генерации синглетного кислорода (0,54—0,56) и способностью проникать и накапливаться в опухолевых клетках in vitro. Установлено, что с помощью боковых заместителей можно направлять данные соединения преимущественно в аппарат Гольджи, или липидные капли, или лизосомы и обеспечивать высокие коэффициенты накопления этих соединений в раковых клетках. На модели перевивной опухоли мышей выявлено усиленное накопление изучаемых соединений в опухоли и окружающей соединительной ткани, что с учетом перечисленных выше свойств позволяет рекомендовать циклоимидные производные бактериохлорина р в качестве перспективных фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии рака.

4. Feofanov A.V., Sharonov G.V., Astapova M.V., Rodionov D.I., Utkin Y.N., Arseniev A.S. (2005). Cancer cell injury by cytotoxins from cobra venom is mediated through lysosomal damage. Biochem. J. 390 (Pt 1), 11–8 [+]

   Статья посвящена исследованию механизмов цитотоксического действия цитотоксинов (ЦТ) из яда кобр. В данной работе показано, что ЦТ 1 и 2 из яда кобры Naja oxiana, ЦТ 1 из Naja haje и ЦТ 3 из Naja kaouthia способны накапливаться в лизосомах клеток промиелоцитарной лейкемии человека HL60 и аденокарциномы легкого человека A549. Кинетика и концентрационная зависимость накопления ЦТ в лизосомах согласуется с кинетикой и концентрационной зависимостью гибели клеток, что свидетельствует о том, что лизосомы могут быть одной из мишеней ЦТ, а воздействие на эту мишень заключается в концентрационно-зависимой пермеабилизации мембраны лизосом.

5. Sharonov G.V., Feofanov A.V., Bocharova O.V., Astapova M.V., Dedukhova V.I., Chernyak B.V., Dolgikh D.A., Arseniev A.S., Skulachev V.P., Kirpichnikov M.P. (2005). Comparative analysis of proapoptotic activity of cytochrome c mutants in living cells. Apoptosis 10 (4), 797–808 [+]

   В работе докладывается о разработке метода измерения проапоптотическй активности экзогенного цитохрома с в живых клетках. Метод основан на введении белка в цитоплазму клетки с помощью электропорации и выявлении с помощью флуоресцентной микроскопии признаков развития апоптоза в клетках. С помощью данного метода были измерены относительные про-апоптозные активности лошадиного цитохрома с и четырех мутантных вариантов данного белка. Обнаружено, что аминокислотная замена К72W полностью блокирует про-апоптозную активность цитохрома с, но не влияет на его «дыхательную» функцию. Методом КОМИРСИ была впервые оценена минимальная цитоплазматическая концентрация лошадиного цитохрома с, необходимая для индукции апоптоза в клетках WEHI-3b.

6. Feofanov A., Sharonov G., Grichine A., Karmakova T., Pljutinskaya A., Lebedeva V., Ruziyev R., Yakubovskaya R., Mironov A., Refregier M., Maurizot J.C., Vigny P. (2004). Comparative study of photodynamic properties of 13,15-N-cycloimide derivatives of chlorin p6. Photochem. Photobiol. 79 (2), 172–88 [+]

   В работе проведено сравнительное исследование четырех новых фотосенсибилизаторов на основе циклоимидных производных хлорина p6 с различными боковыми заместителями. Установлено, что фотодинамическая активность данных соединений в отношении опухолевых клеток in vitro в несколько сот раз выше, чем активность используемого в клинике препарата Фотогем. Показано, что данные соединения эффективно образуют синглетный кислород (квантовый выход 0,35—0,66) и накапливаются в клетках в мономерной фотоактивной форме в связанном с липидными структурами состоянии. В работе продемонстрировано, что с помощью боковых заместителей можно направлять данные соединения в различные внутриклеточные компартменты: аппарат Гольджи, митохондрии, ядерную мембрану и липидные капли. Под действием света данные фотосенсибилизаторы вызывают гибель клеток преимущественно по механизму апоптоза при сублетальном режиме (гибель 50% клеток) и по механизму некроза — при летальном (гибель 100% клеток).

Руководитель подразделения

Феофанов Алексей Валерьевич

• Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10 — На карте
• ИБХ РАН, корп. 31, комн. 215
• Тел.: +7 (495) 336-64-55
• Эл. почта: alexei@nmr.ru