Лаборатория биомолекулярной ЯМР-спектроскопии

Лаборатория биомолекулярной ЯМР-спектроскопии

Отдел структурной биологии

Руководитель: Арсеньев Александр Сергеевич

http://www.nmr.ru

ЯМР, ЯМР спектроскопия, мембранные и мембрано-активные белки и пептиды, ионные каналы, G-белок сопряжённые рецепторы, спираль-спиральные взаимодействия, мембрано-моделирующие среды

Лаборатория исследует структуру белков и пептидов. Для этого используют один из важнейших современных методов – спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

Сотрудники лаборатории занимаются исследованиями мембранных белков, таких, как рецепторные nирозинкиназы, ионные каналы, toll-подобные рецепторы, предшественник бета-амилоида, GPCR-ы и другие. Ведутся работы по изучению свойств природных люцеферинов, механизмов действия блокаторов болевых рецепторов, вирусных белков, необходимых для заражения клетки, а также механизмов лиганд-рецепторных взаимодействий.

Большая часть исследований напрямую связана с практическими вопросами: поиском противораковых мишеней, причин возникновения болезни Альцгеймера, созданием эффективных болеутоляющих, специфичных диагностических систем и др.

fig_web.png

В распоряжении лаборатории находятся самые современные приборы фирмы Bruker: 600, 700 и 800 MHz, оборудованные криодатчиками, имеется твердотельный датчик с вращением под «магическим» углом.  Кроме того, в лаборатории есть необходимое оборудование и технологии для бактериального и бесклеточного синтеза рекомбинантных белков и их физико-химической характеризации. На их основе были разработаны методы получения изотопно-меченых и селективно-меченых белков.

p7012284.jpg p7012283.jpg p4031729.jpg p4031732.jpg

Все это позволяет успешно решать сложнейшие задачи на грани и за гранью возможностей современной структурной биологии.

Оборудование лаборатории является частью центра коллективного пользования ИБХ РАН, поэтому существует возможность выполнить анализ образцов высокой сложности методами ЯМР-спектроскопии на коммерческой основе.

Лаборатория имеет богатую историю. В 1965 году ее основал Владимир Федорович Быстров, член-корреспондент Академии наук СССР. Он одним из первых в мире начал заниматься структурными исследованиями белков и пептидов в растворе методом ЯМР-спектроскопии и создал крупнейшую в Советском Союзе научную школу. В 1990 г. лабораторию возглавил его ученик, профессор Александр Сергеевич Арсеньев.

По сей день лаборатория продолжает начинания Быстрова и является одной из ведущих мировых школ ЯМР в мире. Каждый год она выпускает новых высококвалифицированных специалистов и кандидатов наук, способных решать самые сложные задачи с использованием ЯМР-спектроскопии.

За долгие годы работы у лаборатории появилось множество друзей и партнеров. Среди них – лаборатория нобелевского лауреата Курта Вютриха, одна из сильнейших в мире ЯМР-лабораторий профессора Герхарда Вагнера, вторая по величине в мире фармацевтическая компания «Новартис» и другие.

Сегодня наша лаборатория – это очень дружный коллектив, который ставит перед собой самые амбициозные задачи и готов на любое интересное сотрудничество!

2012 год: Вверху (слева направо) Урбан АС, Парамонов АС, Гончарук МВ, Нольде ДЕ, Надеждин КД, Сливинский ВА, Нольде СБ, Дубовский ПВ, Бочарова ОВ, Бочаров ЭВ, Баринов НА, Чупин ВВ, Шенкарев ЗО. Внизу: Иванов ПЮ, Кузьмичев ПК, Гончарук СА, Лесовой ДМ, Арсеньев АС, Минеев КС, Мышкин МЮ, Дубинный МА. 

I. Биологические исследования

Установление структуры биомолекул в контексте присущих им взаимодействий:

  • Пептиды защитной системы растений: гевеин-подобные и их взаимодействия с гликополимерами клеточной стенки грибов (хитином), липид-переносящий белок и его взаимодействие с фосфолипидами, ингибиторы трипсина и других протеаз
  • Гомо- и гетеродимеразиция трансмембранных спиралей битопных мембранных белков (рецепторы тирозинкиназ)
  • G-белок сопряжённые рецепторы
  • Пептидные антибиотики и изучение механизма их действия
  • Структура и межмолекулярные взаимодействия трансмембранных фрагментов "amyloid precursor protein" (APP), участвующего в развитии болезни Альцгеймера
  • Мембраноактивные пептиды (токсины из яда змей, насекомых, фрагменты вирусных белков и др.) и их взаимодействия с биологическими мембранами.

II. Методические разработки для ЯМР- и ЭПР-спектроскопии биомолекул

  • Разработка методов получения изотопно-меченых мембранных пептидов и белков
  • Разработка новых мембрано-моделирующих сред для исследования мембранных белков;
  • Программное обеспечение для анализа:
  1. Гетероядерных (13C,15N) ЯМР-данных белков и пептидов
  2. Диффузии макромолекул, формы линии 31Р-ЯМР (2Н-ЯМР) широких линий фосфолипидных дисперсий
  3. Декомпозиции двухкомпонентных спектров ЭПР.

Первым весомым вкладом в копилку мирового опыта исследования структуры пептидов и белков методом ЯМР стала работа коолектива под руководством В.Ф. Быстрова,  устанавливающая взаимосвязь между константой спин-спинового взаимодействия протонов H-NCa-H и двугранным углом Q (Tetrahedron, 1973). Найденная зависимость получила название: уравнение Быстрова.

Исследования не ограничивались пептидами и белками. Прорыв был сделан и в мембранологии. Владимир Федорович  совместно с  лабораторией химии липидов ИБХ (руководитель –  член-корреспондент АН СССР Бергельсон Л.Д.) нашёл способ измерения проницаемости фосфолипдных мембран с помощью дифференции их внешних и внутренних поверхностей с использованием парамагнитных ионов (Chemistry and Physics Lipids, 1971).

После отработки методологии последовательного отнесения сигналов в спектрах ЯМР, сконцентрированной в Швейцарии, в лаборатории проф. К. Вютриха, в которой принимал участие стажировавшийся там А.С. Арсеньев, несомненным успехом лаборатории Быстрова стали биологические приложения метода ЯМР.  

В 1985 установили детальную пространственную структуру грамицидинового канала в комплексе с одновалентными катионами, выяснили механизм блокирования канала двухвалентными катионами, установили взаимосвязь дисперсности ионной проводимости и внутримолекулярной динамики, механизм открывания и закрывания канала. Работа, посвящённая структуре грамицидоновго канала (FEBS Letters, 1985), до сих пор является одной из самых цитируемых работ лаборатории.

С тех пор "димерная" тема стала визитной карточкой Лаборатории. Как оказалось, многие биологические процессы сопровождаются димеризацией задействованных в них молекул полипептидов. В частности, именно димеризацией транс-мембранных доменов тирозинкиназных рецепторов сопровождается их активация (см. обзор, посвящённый этому направлению (Cell Adhesion and Migration, 2010)), нарушение димеризации транс-мембранного домена белка АРР отвечает за развитие болезни Альцгеймера человека (FEBS Letters, 2012), формирование транс-мембранных бета-шпилечных димеров ареницином лежит в основе антимикробной активности этого пептида (Biochemistry, 2011).

В настоящее время лаборатория располагает собственной базой для получения изотопно-меченых рекомбинантных белков генно-инженерными методами, современными ЯМР-спектрометрами и программным обеспечением для обработки и анализа получаемых спектров. Например, несомненным авторитетом среди ЯМР-спектроскопистов пользуется программа DASHA для анализа релаксационных данных биомолекул, разработанная под руководством проф. А.С. Арсеньева (Applied Magnetic Resonance. 1995). Постоянный приток молодых сотрудников в лабораторию и её популярность среди студентов МФТИ позволяют надеяться, что список достижений лаборатории будет пополняться.

ФИОДолжностьКонтакты
Арсеньев Александр Сергеевич, проф., д.х.н.зав. лаб.
Минеев Константин Сергеевич, д.х.н.в.н.с.
Бочаров Эдуард Валерьевич, к.х.н.с.н.с.
Бочарова О.В., к.м.н.с.н.с.
Гончарук Сергей Александрович, к.б.н.с.н.с.ms.goncharuk@gmail.com, +7(926)567-15-40
Дубинный Максим Анатольевич, к.ф.-м.н. с.н.с.
Гончарук Марина Валерьевна, к.б.н.н.с.m.s.goncharuk@gmail.com
Лесовой Дмитрий Михайлович, к.ф.-м.н. н.с.
Савицкая Анна Геннадьевна, к.б.н.н.с.
Артемьева Лилия Евгеньевнам.н.с.
Кот Эрик Федоровичм.н.с.
Лушпа Владислав Александровичм.н.с.
Нольде С.Б.м.н.с.
Урбан А.С.м.н.с.
Бершацкий Ярослав Витальевичинж.-иссл.
Бессмертный А.И.студ.
Васильева Екатерина Владимировнастуд.
Корнилов Фёдор Дмитриевичстуд.
Мотов Владислав Вячеславовичстуд.
Талызина Ирина Александровнастуд.
Шабалкина Александра Валерьевнастуд.
Примак А.Л.тех.-лаб.
Тагирова М.К.тех.-лаб.

Ранее здесь работали

Чупин В.В., проф., д.х.н.
Балашова Т.А., к.х.н.
Масленников И.В., к.ф.-м.н.
Надеждин К.Д., к.ф.-м.н.
Шенкарёв Захар Олегович, проф.РАН, д.ф.-м.н.
Дубовский П.В., к.х.н.
Парамонов Александр Сергеевич, к.ф.-м.н.
Кузьмичёв Павел Константинович
Пустовалова Ю.Е., к.ф.-м.н.
Мышкин Михаил Юрьевич
Трунов К.И.
Голубев Д.И.
Петрова Г.Ф.
Брагин П.Е.
Сливинский В.А.
Загрузка...
Загрузка...

Арсеньев Александр Сергеевич

Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10 — На карте

Загрузка...