ИСТИНА

Изучение регуляции биосинтеза белка, поиск его ингибиторов и определение специфичности их действия.

All organisms' life is based on the process of protein biosynthesis carried out by the ribosome decoding the information recorded in messenger RNA (mRNA) and translating it into amino acid sequence. mRNA participates in this process as an intermediate while transfering of hereditary information from DNA to the ribosome, but at the same time, mRNA sequence and structure itself can affect the translation level, and, consequently, gene expression. Moreover, protein biosynthesis is one the main targets for many antibiotics acting on various translation stages. Taking into account the structural similarity of bacterial and eukaryotic ribosomes that carry out protein biosynthesis in cells, tha task of searchig for new antibiotics seems difficult, but it is still possible to detect such small compounds that specifically inhibit the work of bacterial ribosome. Until recently, it was believed that translation inhibitors act the same way on all ribosome complexes with mRNAs, but this is not the case, and there are the ones acting in the presence of certain mRNAs among them, that is, they demonstrate specificity to the mRNA sequence. Therefore, the study of the detailed mechanism of action of such inhibitors seems to be an urgent task of interest in the world scientific community over the past few years. To solve this problem, it is planned to create an eukaryotic system for high-throughput analysis of the possible specificity of various translation inhibitors in relation to the sequence of the synthesized protein, based on our experience in creating a similar bacterial system. To carry out such an analysis, an mRNA library with a randomized fragment in the protein coding region is needed, which we plan to design as part of the project. Next, we plan to analyze the stops of ribosomes translating mRNA from the library in the presence of antibiotics. Following comparison of the results obtained for eukaryotic and bacterial systems in the presence of different inhibitors will allow us to evaluate the effectiveness of such systems and the possibility of their use for new antimicrobial compounds to describe the specificity of their action. In addition to high-throughput analysis, it is aslo planned to test in bacterial and eukaryotic in vitro translation systems the action specificity of potential protein biosynthesis inhibitors found while in vivo screening of their action on bacterial cells.

При выполнении проекта планируется определить специфичные участки (паттерны) остановок рибосом как на последовательностях мРНК, так и последовательностях белков, синтезируемых в ходе трансляции библиотеки мРНК, в присутствии различных ингибиторов. Данный широкомасштабный анализ будет отработан и проведён в in vitro эукариотической системе трансляции. Его результаты планируется верифицировать на отдельных модельных мРНК с помощью классического метода тоупринтинга и сравнить с данными, полученными в in vitro бактериальной системе трансляции, для выявления специфичности действия различных ингибиторов. Также планируется определить специфичность работы потенциальных ингибиторов биосинтеза белка, найденных при скрининге in vivo их действия на клетках бактерий, в бактериальной и эукариотической системах in vitro трансляции. Полученные результаты прольют новый свет на фундаментальные представления о специфичности действия антибиотиков на бактериальную и эукариотическую трансляцию и возможно помогут открыть новые направления в решении проблемы устойчивости к антибиотикам.

Коллектив исполнителей проекта имеет десятилетний опыт исследования белок-синтезирующего аппарата. Коллектив владеет всеми специфическими методами изучения работы рибосом бактерий. Коллектив исполнителей долгие годы изучает различия в эффективности трансляции библиотек мРНК разного строения. Созданные коллективом исполнителей репортерные штаммы используются для поиска новых антибиотиков, останавливающих трансляцию. Найдены и исследованы механизмы действия нескольких таких антибиотиков.