Системaтический анализ трансляции коротких Открытых Рамок Считывания (кОРC) и исследование свойств их пептидных продуктов

Несмотря на то, что секвенирование генома человека было завершено почти 20 лет назад, полный репертуар белков, кодируемых в геноме, остается невыясненным. Белковые молекулы играют ключевую функциональную роль, обеспечивая структурную, ферментативную, двигательную функции, а также осуществляющие внутриклеточный транспорт, межклеточную коммуникацию и пр. Обнаружение участков генома, кодирующих гены крупных белков не составляет труда. Вероятность случайного эволюционного появления длинных открытых рамок считывания (ОРС) ничтожно мала. Кроме того, длинные последовательности предоставляют достаточно информации, чтобы с высокой вероятностью определять являются они белок-кодирующими или нет. Напротив, вероятность случайного появления коротких ОРС весьма высока и из-за их длины трудно достоверно оценить вероятность того, кодируют они белок или нет. До недавнего времени короткие рамки игнорировались при анализе геномных последовательностей. Однако появление метода рибосомного профилирования около десяти лет назад позволило детектировать трансляцию десятков тысяч коротких ОРС (кОРС) в клетках человека и других живых организмов. Более того, было показано, что некоторые из этих кОРС кодируют функциональные белковые молекулы. В настоящее время мы можем только догадываться о том, сколько биологически активных пептидов и микробелков кодируется в открывающейся «вселенной кОРС» и насколько важно их существование для функционирования клеток. Помимо кодирования функционально-значимых биологически активных белковых продуктов, кОРС, расположенные в последовательности мРНК перед ОРС основного продукта (upstream ORF - uORF), могут регулировать синтез последних. Кроме того, трансляция некоторых кОРС может быть функционально несущественной. Остается неизвестным, какое количество кОРС являются нефункциональными, сколько из них являются регуляторными и сколько из них кодируют биологически активные пептиды и микробелки. Этот проект направлен на классификацию и многостороннее изучение кОРС и их продуктов.

6 Января 2020 года — 31 Декабря 2024 года

Андреев Д.Е. (рук.), Баранов П.В. (рук.)

Лаборатория биоинформационных методов комбинаторной химии и биологии

Грант, РНФ

Список публикаций по проекту

  1. Kiniry SJ, Judge CE, Michel AM, Baranov PV (2021). Trips-Viz: an environment for the analysis of public and user-generated ribosome profiling data. Nucleic Acids Res 49 (W1), W662–W670
  2. Zaheed O, Kiniry SJ, Baranov PV, Dean K (2021). Exploring Evidence of Non-coding RNA Translation With Trips-Viz and GWIPS-Viz Browsers. Front Cell Dev Biol 9, 703374
  3. Uchenunu O, Zhdanov AV, Hutton P, Jovanovic P, Wang Y, Andreev DE, Hulea L, Papadopoli DJ, Avizonis D, Baranov PV, Pollak MN, Papkovsky DB, Topisirovic I (2022). Mitochondrial complex IV defects induce metabolic and signaling perturbations that expose potential vulnerabilities in HCT116 cells. FEBS Open Bio 12 (5), 959–982
  4. Andreev DE, Loughran G, Fedorova AD, Mikhaylova MS, Shatsky IN, Baranov PV (2022). Non-AUG translation initiation in mammals. Genome Biol 23 (1), 111
  5. Akdel M, Pires DEV, Pardo EP, Jänes J, Zalevsky AO, Mészáros B, Bryant P, Good LL, Laskowski RA, Pozzati G, Shenoy A, Zhu W, Kundrotas P, Serra VR, Rodrigues CHM, Dunham AS, Burke D, Borkakoti N, Velankar S, Frost A, Basquin J, Lindorff-Larsen K, Bateman A, Kajava AV, Valencia A, Ovchinnikov S, Durairaj J, Ascher DB, Thornton JM, Davey NE, Stein A, Elofsson A, Croll TI, Beltrao P (2022). A structural biology community assessment of AlphaFold2 applications. Nat Struct Mol Biol 29 (11), 1056–1067
  6. Kovalchuk SI, Ziganshin R, Shelukhina I (2021). Simple In-House Ultra-High Performance Capillary Column Manufacturing with the FlashPack Approach. J Vis Exp 2021 (178),
  7. Benitez-Cantos MS, Yordanova MM, OConnor PBF, Zhdanov AV, Kovalchuk SI, Papkovsky DB, Andreev DE, Baranov PV (2020). Translation initiation downstream from annotated start codons in human mRNAs coevolves with the Kozak context. Genome Res 30 (7), 974–984
  8. Andreev DE, Baranov PV, Milogorodskii A, Rachinskii D (2021). A deterministic model for non-monotone relationship between translation of upstream and downstream open reading frames. Math Med Biol 38 (4), 490–515
  9. Knizhnik E, Chumakov S, Svetlova J, Pavlova I, Khodarovich Y, Brylev V, Severov V, Alieva R, Kozlovskaya L, Andreev D, Aralov A, Varizhuk A (2023). Unwinding the SARS-CoV-2 Ribosomal Frameshifting Pseudoknot with LNA and G-Clamp-Modified Phosphorothioate Oligonucleotides Inhibits Viral Replication. Biomolecules 13 (11), 1660
  10. Andreev DE, Tierney JAS, Baranov PV (2024). Translation Complex Profile Sequencing Allows Discrimination of Leaky Scanning and Reinitiation in Upstream Open Reading Frame-controlled Translation. J Mol Biol 436 (23), 168850
  11. Loughran G, Andreev DE, Terenin IM, Namy O, Mikl M, Yordanova MM, McManus CJ, Firth AE, Atkins JF, Fraser CS, Ignatova Z, Iwasaki S, Kufel J, Larsson O, Leidel SA, Mankin AS, Mariotti M, Tanenbaum ME, Topisirovic I, Vázquez-Laslop N, Viero G, Caliskan N, Chen Y, Clark PL, Dinman JD, Farabaugh PJ, Gilbert WV, Ivanov P, Kieft JS, Mühlemann O, Sachs MS, Shatsky IN, Sonenberg N, Steckelberg AL, Willis AE, Woodside MT, Valasek LS, Dmitriev SE, Baranov PV (2025). Guidelines for minimal reporting requirements, design and interpretation of experiments involving the use of eukaryotic dual gene expression reporters (MINDR). Nat Struct Mol Biol 32 (3), 418–430
  12. Andreev DE, Shatsky IN (2025). A Portrait of Three Mammalian Bicistronic mRNA Transcripts, Derived from the Genes ASNSD1, SLC35A4, and MIEF1. Biochemistry (Mosc) 90 (1), 32–43