Протеасома представляет собой мультисубъединичный протеиназный комплекс, ответственный за деградацию поврежденных белков, факторов транскрипции, регуляторов клеточного цикла и других жизненно важных ферментов. Многие ингибиторы протеасомы в настоящий момент применяются как лекарственные средства для лечения заболеваний онкологической и аутоиммунной природы. На сегодняшний день методами криоэлектронной микроскопии разрешена структура 20S/26S протеасомы, комплекса 20S протеасомы с неклассическими регуляторами, а также описан механизм захвата и транслокации субстрата путём разрешения структур отдельных конформеров 26S протеасомы и подхода time-resolved CryoEM. Несмотря на значимый прогресс в изучении протеасомы множество деталей функционирования протеасомы остаются невыясненными. В рамках текущего проекта мы планируем сосредоточиться на следующих структурных аспектах функционирования протеасомы. 1. Иммунопротеасома является основой системы распознавания «свой-чужой», на которой построена противовирусная и противораковая защита организма. На текущий момент отсутствует структура полноразмерной 26S иммунопротеасомы человека, что является значимым пробелом в этой области знания. 2. Ингибиторы протеасомы являются чрезвычайно перспективными лекарственными препаратами. Коллективом заявителей планируется провести отбор оригинальных ингибиторов протеасомы с использованием сверхрепрезентативной ДНК-баркодированной библиотеки представительностью 4.5 миллиарда индивидуальных соединений и далее разрешить структуры протеасомы с новыми ингибиторами. Полученные результаты обладают очевидным прикладным потенциалом в терминах дальнейшей химической инженерии полученных соединений с выходом на создание лекарственных препаратов нового поколения. 3. Ранее нами был открыт новый природный модулятор активности протеасомы – биогенный полиамин – спермин (Spm). Текущая гипотеза состоит в том, что спермин избирательно координирует аминокислотный остаток тирозина в субстрат-связывающем кармане протеасомы. Планируется разрешить ряд структур протеасомы со спермином и ковалентным ингибитором протеасомы с аминокислотным остатком тирозина в P1 положении. 4. Коллектив заявителей обладает данными, что строго фиксированное количество убиквитинов препятствует перемещению субстрата, что значимо способствует захвату его нефолдированного участка АТФазным кольцом регуляторной субчастицы. Экспериментальная проверка этой гипотезы возможна путём получения наборов структурных конформеров протеасомы и модельных субстратов с разным количеством убиквитиновых остатков в цепи. 5. На текущий момент отсутствуют данные о структуре комплексов протеасомы с так называемыми «шаттл-белками», способными связывать одновременно протеасомы и полиубиквитиновые цепи. Мы ставим перед собой задачу разрешить структуру протеасомы c белками, содержащими UBL (Ubiquitin-like domains) домены, в первую очередь белка hHR23a. 6. Механизм работы RA190 – первого в своем классе ингибитора субъединицы Rpn13, одного из убиквитиновых рецепторов протеасомы, до сих пор не ясен. Наше предположение состоит в том, что модификации подвергается свободная Rpn13, которая далее теряет способность присоединяться к регуляторной субчастице. Экспериментальная проверка этой гипотезы требует вовлечения нескольких подходов, в том числе электронной микроскопии.