ОТДЕЛ ХИМИИ И БИОХИМИИ НУКЛЕОПРОТЕИДОВ
Андрей Борисович Вартапетян
заведующий отделом, доктор химических
наук, профессор
Отдел химии и биохимии нуклеопротеидов организован в 1969 г.; его первым руководителем был академик А.А.Богданов; с 2003 г. отдел возглавляет проф. А.Б.Вартапетян.
В отделе проводятся исследования в области молекулярной
и клеточной биологии, направленные на выяснение молекулярных механизмов
процессов пролиферации, программированной клеточной смерти, трансляции.
В состав отдела входят:
Основные направления научных исследований и достижения отдела:
Лаборатория
регуляции белкового синтеза
Состав лаборатории: гнс, дхн И.Н.Шатский; нс, кбн С.Е.Дмитриев; мнс, кхн
И.М.Теренин, инж., кхн Д.Е.Андреев.
Лаборатория занимается исследованием молекулярных механизмов инициации
трансляции и ее регуляции в клетках млекопитающих. Основной подход, разработанный
и используемый лабораторией, это реконструкция инициирующих комплексов трансляции
млекопитающих из полностью очищенных компонентов (1). С помощью этого метода
были расшифрованы механизмы внутренней инициации трансляции на пикорнавирусных
РНК и РНК вируса гепатита С (1, 2). Совместно с лабораторией М. Хентце (EMBL,
Гейдельберг, Германия) расшифрован механизм подавления активности мРНК липоксигеназы
на ранних стадиях дифференцировки клеток крови (3). Впервые предложена важная
роль инициирующего фактора eIF4B в дифференциальной экспрессии мРНК клеток
млекопитающих (4).В последние годы был выяснен механизм инициации трансляции
на уникальном IRES-элементе РНК вируса черемуховой тли Rhopalosiphum padi
(5). Впервые обнаружено, что т.наз. безлидерные природные мРНК (то есть
мРНК, лишенные 5’-нетранслируемых последовательностей) способны связываться
с целыми 80S рибосомами в отсутствие инициирующих факторов трансляции (6).
В настоящее время лаборатория исследует механизмы инициации трансляции
на природной дицистронной мРНК, кодируемой ретротранспозоном LINE человека,
а также исследует природу взаимодействия IRES-элемента РНК вируса гепатита
С с 40S субчастицей рибосомы млекопитающих (7).
Основные публикации последних лет:
1. Pestova, T.V., Hellen, C.U.T., and Shatsky, I.N. 1996. Canonical eukaryotic
initiation factors determine initiation of translation by internal ribosomal
entry. Mol.Cell. Biol. 16, 6859-6869.
2. Pestova, T.V., Shatsky, I.N., Fletcher, S.P., Jackson, R.J., and Hellen,
C.U.T. 1998. A prokaryotic-like mode of cytoplasmic eukaryotic ribosome
binding to the initiation codon during internal translation initiation of
hepatitis C and classical swine fever virus RNAs. Genes Dev. 12, 67-83.
3. Ostareck, D.H., Ostareck-Lederer, A., Shatsky, I.N., and Hentze, M.
2001. Lipoxygenase mRNA silencing in erythroid differentiation:The 3'UTR
regulatory complex controls 60S ribosomal subunit joining. Cell 104, 281-290.
4. Dmitriev, S.E., Terenin, Y.M., Dunaevsky, Y.E., Merrick, W.C., and
Shatsky, I.N. 2003. Assembly of 48S translation initiation complexes from
purified components with mRNAs that have some base-pairing within their 5’-UTRs.
Mol. Cell. Biol. 23, 8925-8933.
5. Terenin, I.M., Dmitriev, S.E., Andreev, D.E., Royall, E., Belsham,
G.J., Roberts, L.O., and Shatsky, I.N. 2005. A “cross-kingdom” IRES reveals
a simplified mode of internal ribosome entry. Mol. Cell. Biol. 25, 7879-7888.
6. Andreev, D.E., Terenin, I.M., Dunaevsky, Y.E., Dmitriev, S.E., and
Shatsky, I.N. 2006. A leaderless mRNA can bind to mammalian 80S ribosomes
and direct polypeptide synthesis in the absence of translation initiation
factors. Mol. Cell. Biol. 26, 3164-3169.
7. Laletina, E., Graifer, D., Malygin, A., Ivanov, A., Shatsky, I., and
Karpova, G. 2006. Proteins surrounding hairpin IIIe of the hepatitis C virus
internal ribosome entry site on the human 40S ribosomal subunit. Nucleic
Acids Res. 34, 2027-2036.
Лаборатория
молекулярной биологии гена
Состав лаборатории: заведующий дхн, проф. А.Б.Вартапетян; внс, кхн А.Г.Евстафьева;
снс, кхн Н.В.Чичкова; нс, кбн Р.А.Галиуллина; нс Г.С.Филонов, асп. С.В.Мельников;
инж. Т.Н.Чернышева, техн. Е.С.Юхина.
Основными направлениями исследований лаборатории являются:
Группа под руководством А.Г.Евстафьевой занимается изучением структуры
и функции ядерного белка человека протимозина α. Обнаружено, что, помимо
участия в пролиферации клеток, протимозин α обладает анти-апоптотической
активностью и защищает клетки от окислительного стресса. Расшифрован молекулярный
механизм участия протимозина α в защите клеток от окислительного стресса,
заключающийся в высвобождении ключевого транскрипционного фактора Nrf2 путем
связывания протимозином α белка-ингибитора Keap1. При этом выяснено, что
траснкрипционный фактор Nrf2, активирующий экспрессию защитных генов, непрерывно
мигрирует между ядром и цитоплазмой. Это динамичное изменение внутриклеточной
локализации является важным для функционирования и обеспечивается не самим
транскрипционным фактором, а ингибиторным белком Keap1, оснащенным сигналом
экспорта из ядра.
При апоптозе протимозин α человека очень быстро подвергается фрагментации
каспазой-3 и утрачивает сигнал ядерной локализации (идентифицированный
ранее в этой лаборатории). В результате каспазной фрагментации протимозин
α перераспределяется из ядра в цитоплазму, а затем выходит на внешнюю мембрану
умирающей клетки, становясь специфическим поверхностным маркером апоптотических
клеток.
Группа под руководством Н.В.Чичковой обнаружила и исследует растительный
фермент, являющийся функциональным аналогом каспаз животных (совместно
с лабораторией М.Э.Тальянского, SCRI, Данди, Великобритания). Хотя структура
растительного фермента сильно отличается от структуры каспаз животных, белок
растений обладает всеми функциональными свойствами каспаз. Он имеет субстратную
специфичность, схожую со специфичностью каспазы-3 человека. Фермент находится
в здоровых клетках растения в неактивном состоянии, но активируется при
индукции программированной клеточной смерти. Его активность важна для осуществления
апоптотической программы у растений. Идентифицированы белки-мишени растительного
аналога каспаз.
Основные публикации последних лет:
1. Sukhacheva E.A., Evstafieva A.G., Fateeva T.V., Shakulov V.R., Efimova
N.A., Karapetian R.N., Rubtsov Y.P., and Vartapetian A.B. (2002) Sensing
prothymosin alpha origin, mutations and conformation with monoclonal antibodies.
J. Immunol. Methods 266, 185-196.
2. Evstafieva A.G., Belov G.A., Rubtsov Y.P., Kalkum M., Joseph B., Chichkova
N.V., Sukhacheva E.A., Bogdanov A.A., Pettersson R.F., Agol V.I., and Vartapetian
A.B. (2003) Apoptosis-related fragmentation, translocation, and properties
of human prothymosin alpha. Exp. Cell Res. 284, 209-221.
3. Vartapetian A.B. and Uversky V.N. (2003) Prothymosin alpha: a simple
yet mysterious protein. In: Protein Structures: Kaleidoscope of Structural
Properties and Functions (V.N.Uversky, ed.) Research Signpost, Kerala, pp.
223-237.
4. Yang C.H., Murti A., Baker S., Frangou-Lazaridis M., Vartapetian A.B.,
Murti K.G., and Pfeffer L.M. (2004) Interferon induces the interaction
of prothymosin α with STAT3 and results in the nuclear translocation of
the complex. Exp. Cell Res. 298, 197-206.
5. Chichkova N.V., Kim S.H., Titova E.S., Kalkum M., Morozov V.S., Rubtsov
Y.P., Kalinina N.O., Taliansky M.E., and Vartapetian A.B. (2004) A plant
caspase-like protease activated during the hypersensitive response. Plant
Cell 16, 157-171.
6. Karapetian R.N., Evstafieva A.G., Abaeva I.S., Chichkova N.V., Filonov
G.S., Rubtsov Y.P., Sukhacheva E.A., Melnikov S.V., Schneider U., Wanker
E.E., and Vartapetian A.B. (2005) Nuclear oncoprotein prothymosin α is a
partner of Keap1: Implications for expression of oxidative stress-protecting
genes. Mol. Cell. Biol. 25, 1089-1099.
7. Евстафьева А.Г., Карапетян Р.Н., Рубцов Ю.П., Филонов Г.С., Абаева
И.С., Фатеева Т.В., Мельников С.В., Чичкова Н.В., Вартапетян А.Б. (2005)
Новые функции известного белка: участие протимозина альфа в защите клеток
от апоптоза и окислительного стресса. Молек. Биология 39, 729-745.
8. Reavy B., Bagirova S., Chichkova N.V., Fedoseeva S.V., Kim S.H., Vartapetian A.B., and Taliansky M.E. (2007) Caspase-resistant VirD2 protein provides enhanced gene delivery and expression in plants. Plant Cell Rep. 26, 1215-1219.
9. Reavy B., Taliansky M., Kim S.H., Vartapetian A.B., Chichkova N.V., Bagirova S. (2007) Modified VirD2 protein and its use in improved gene transfer. WO/2007/132193.
10. Chichkova N.V., Galiullina R.A., Taliansky M.E., Vartapetian A.B. (2008) Tissue disruption activates a plant caspase-like protease with TATD cleavage specificity. Plant Stress 2, 89-95.
Лаборатория нуклеиново-белковых взаимодействий
Состав лаборатории: заведующий дхн Ю.Ф.Дрыгин; инж. Е.С.Гаврюшина.
Лаборатория занимается исследованием природного ковалентного соединения
РНК вируса энцефаломиокардита с белком ВПг.
Публикации последних лет:
1. Юсупова Р.А., Гулевич А.Ю., Дрыгин Ю.Ф. 2000. Новый метод выделения
фермента, катализирующего гидролиз ковалентной связи между РНК и белком
ВПг пикорнавирусов, из клеток асцитной карциномы мышей Кребс II. Биохимия
65, 1440-1449.
2. Гулевич А.Ю., Юсупова Р.А., Дрыгин Ю.Ф. 2001. Фосфодиэстераза из клеток
асцитной карциномы Кребс II специфически гидролизует связь между ВПг и
РНК вируса энцефаломиокардита. Биохимия 66, 425-430.
3. Гулевич А.Ю., Юсупова Р.А., Дрыгин Ю.Ф. 2002. Субстратная специфичность
фосфодиэстеразы, гидролизующей связь между белком ВПг и РНК пикорнавирусов:
минимальная нуклеиновая часть. Биохимия 67, 741-749.
4. Иванова О.А., Веньяминова А.Г., Репкова М.Н., Дрыгин Ю.Ф. 2005. Синтез
модельного фосфодиэфирного «узла связи» между РНК и белком ВПг пикорнавирусов,
получение и характеристика антител к модельному соединению. Биохимия 70,
1258-1266.
Группа структурно-функционального анализа
рибосом
Состав группы: гнс, акад. РАН, проф. А.А.Богданов; мнс Ю.С.Шаранов.
Группа исследует механизмы передачи функциональных сигналов в элонгационном
цикле рибосомы (совместно с кафедрой химии природных соединений Химического
факультета МГУ).
Основные публикации последних лет:
1. Sergiev PV, Bogdanov AA, Dahlberg AE, Dontsova O. 2000. Mutations
at position A960 of E. coli 23 S ribosomal RNA influence the structure of
5 S ribosomal RNA and the peptidyltransferase region of 23 S ribosomal RNA.
J Mol Biol. 299, 379-389.
2. Matadeen R, Sergiev P, Leonov A, Pape T, van der Sluis E, Mueller
F, Osswald M, von Knoblauch K, Brimacombe R, Bogdanov A, van Heel M, Dontsova
O. 2001. Direct localization by cryo-electron microscopy of secondary
structural elements in Escherichia coli 23 S rRNA which differ from the
corresponding regions in Haloarcula marismortui. J Mol Biol. 307, 1341-1349.
3. Zvereva MI, Ivanov PV, Teraoka Y, Topilina NI, Dontsova OA, Bogdanov
AA, Kalkum M, Nierhaus KH, Shpanchenko OV. 2001. Complex of transfer-messenger
RNA and elongation factor Tu. Unexpected modes of interaction. J Biol Chem.
276, 47702-47708.
4. Leonov AA, Sergiev PV, Bogdanov AA, Brimacombe R, Dontsova OA. 2003.
Affinity purification of ribosomes with a lethal G2655C mutation in 23
S rRNA that affects the translocation. J Biol Chem. 278, 25664-25670.
5. Shpanchenko OV, Zvereva MI, Ivanov PV, Bugaeva EY, Rozov AS, Bogdanov
AA, Kalkum M, Isaksson LA, Nierhaus KH, Dontsova OA. 2005. Stepping transfer
messenger RNA through the ribosome. J Biol Chem. 280, 18368-18374.
6. Sergiev PV, Lesnyak DV, Burakovsky DE, Kiparisov SV, Leonov AA, Bogdanov
AA, Brimacombe R, Dontsova OA. 2005. Alteration in location of a conserved
GTPase-associated center of the ribosome induced by mutagenesis influences
the structure of peptidyltransferase center and activity of elongation
factor G. J Biol Chem. 280, 31882-31889.
7: Sergiev PV, Lesnyak DV, Kiparisov SV, Burakovsky DE, Leonov AA, Bogdanov
AA, Brimacombe R, Dontsova OA. 2005. Function of the ribosomal E-site:
a mutagenesis study. Nucleic Acids Res. 33, 6048-6056.
Группа
культур животных клеток
Состав группы: снс, кбн А.Н.Куимов; лаб. Н.Н.Сидорова.
Основной объект исследования группы – фермент танкираза (изозим танкираза
2 человека). Фермент катализирует посттрансляционную модификацию белков
– поли-ADP-рибозилирование. Физиологическая роль этого изозима остается
пока неясной. Нами показано, что танкираза 2 является опухолевым антигеном.
Однако танкираза 2 присутствует и в некоторых здоровых тканях, а именно,
в эпителии почечных канальцев и тонкого кишечника. Мы предполагаем, что
этот фермент участвует в усвоении питательных веществ из содержимого кишечника
и в их реабсорбции из клубочкового фильтрата почек. Мы преимущественно работаем
методами биохимии и энзимологии, но объект наших исследований получаем из
культуры эпителиальных клеток почки человека. Поэтому мы поддерживаем институтский
клеточно-культуральный сервис и содействуем внедрению клеточно-культуральных
методов в научно-исследовательскую работу. Подробнее об этом можно узнать
на сайте нашей лаборатории:
http://www.belozersky.msu.ru/anb/accl/EACCLab/homepage.htm
Публикации последних лет:
1. Boitchenko VE, Korobko VG, Prassolov VS, Kravchenko VV, Kuimov AN,
Turetskaya RL, Kuprash DV, Nedospasov SA. 2000. Immunodetection of murine
lymphotoxins in eukaryotic cells. Russ. J. Immunol. 5, 259-266.
2. Kuimov AN, Kuprash DV, Petrov VN, Vdovichenko KK, Scanlan MJ, Jongeneel
CV, Lagarkova MA, Nedospasov SA. 2001. Cloning and characterization of
TNKL, a member of tankyrase gene family. Genes Immun. 2, 52-55.
3. Куимов А.Н., Терехов С.М. 2003. Растворимая танкираза в цитозоле
клеток эмбриональной почки человека линии 293. Биохимия 68, 318-327.
4. Куимов А.Н. 2004. Белковые компоненты теломерного нуклеопротеидного
комплекса. Биохимия 69, 149-163.
5. Sidorova N, Zavalishina L, Kurchashova S, Korsakova N, Nazhimov V,
Frank G, Kuimov A. 2006. Immunohistochemical detection of tankyrase 2
in human breast tumors and normal renal tissue. Cell Tissue Res. 323, 137-145.
