ИСТИНА

Проект направлен на изучение молекулярных механизмов регуляции биосинтеза белка в клетках, тканях и органах млекопитающих. Используя биоинформатический анализ общедоступных, а также самостоятельно полученные данные рибосомного профайлинга, мы выявим и изучим наиболее яркие случаи ткане- и органоспецифичной регуляции трансляции индивидуальных мРНК млекопитающих, а затем применим оригинальные методы доставки in vitro синтезированных транскриптов – репортёрных мРНК – в ткани и органы живых мышей. С помощью инструментов молекулярной и клеточной биологии мы проанализируем, как трансляция разных мРНК в тех или иных типах клеток, культивируемых ex vivo, меняется в зависимости от внешних воздействий, а также изучим динамику этих явлений в режиме реального времени. Искусственно направляя репортёрные мРНК в те или иные внутриклеточные компартменты, мы определим влияние локализации на характер трансляции мРНК с разной структурой 5’- и 3’-нетранслируемых областей, уделив особое внимание таким характеристикам, как эффективность инициации трансляции, выбор стартового кодона, скорость и точность элонгации, особенности терминации и рециклинга. Будет изучено влияние так называемых «ядерных событий» на поведение мРНК в цитоплазме клетки (как отличается трансляция мРНК, прошедшей созревание в ядре, от судьбы аналогичной мРНК, доставляемой непосредственно в цитоплазму). Обнаруженные явления будут изучены на молекулярном уровне с помощью биохимических подходов, а также на уровне клеточных культур и целого организма с применением метода генетического нокаута CRISPR/Cas.

The project is focused on molecular mechanisms of translational control in mammalian cells, tissues and organs. Using bioinformatic analysis of commonly available and self-obtained ribosome profiling data, we will identify and study the most striking cases of a tissue- and organ-specific regulation of individual mRNAs translation, and then apply original delivery methods of in vitro synthesized reporter mRNA transcripts to tissues and organs of living mice. Using molecular and cell biology tools, we will analyze how the translation of different mRNAs in various types of cells, that are cultivated ex vivo, is affected by external stimuli, and we will study dynamics of these phenomena in real time. By artificial targeting of the reporter mRNAs to various intracellular compartments, we will determine the effect of this localization on translation pattern of mRNAs having different 5 'and 3' untranslated regions, paying particular attention to such characteristics as translation initiation efficiency, start codon selection, elongation rate and accuracy, termination and recycling features, etc. We will study also how so-called "nuclear events" affect behavior of mRNA in the cytoplasm (by comparing translation of mRNAs that have undergone maturation in the nucleus with that of a similar mRNA delivered directly to the cytoplasm). The phenomena found will be studied at the molecular level using biochemical approaches, as well as at the level of cell cultures and the whole organism (mouse) using the CRISPR/Cas genetic knockouts.

В результате выполнения проекта мы ожидаем получить и опубликовать результаты, соответствующие лучшему мировому уровню в области изучения механизмов биосинтеза белка. Как ни странно, вопросы тканеспецифичности трансляции изучены очень плохо, а на уровне органов и целого организма – практически не изучены. Мы планируем заполнить этот пробел, найдя и исследовав несколько ярких случаев тканеспецифичной регуляции клеточных мРНК мыши и человека с привлечением новейших методов и технологий. Будут изучены особенности трансляции этих мРНК в ответ на внешние воздействия, при этом особое внимание будет уделено отслеживанию динамики процесса и молекулярных механизмам, которые мы собираемся воспроизвести в том числе биохимически. Вторым принципиально важным результатом будет вывод о влиянии внутриклеточной локализации индивидуальных мРНК на их трансляцию – в частности, в ответ на клеточный стресс. Мы надеемся также получить яркие результаты по третьему «модному» направлению, связанному с изучением влияния «ядерных событий» на судьбу мРНК в цитоплазме. Полученные знания позволят лучше понять механизмы биосинтеза белка в клетках млекопитающих, в том числе человека, что важно для лечения целого ряда заболеваний, связанных с нарушением работы трансляционного аппарата, а также создаёт базу для разработки высокоспецифичных ингибиторов трансляции – в частности, потенциальных противораковых и противовоспалительных препаратов.

У группы имеется впечатляющий научный задел по тематике проекта.

Публикации в рецензируемых журналах, отчёт в РНФ