Исследования проводились в лабораториях проф. П.Лаппалайнена в университете Хельсинки и к.б.н. О.С.Соколовой в МГУ имени М.В.Ломоносова в течение 2008-2010 гг. За три года были получены принципиально новые данные о структуре и функции актин-связывающих белков, содержащих I-BAR домены (IRSp53, MIM, ABBA). В лаборатории проф. П.Лаппалайнена исследовалось in vitro взаимодействие изолированных I-BAR доменов с искусственно собранными липидными бислоями, содержащими большой процент PI(4,5)P2 липида. Было показано, что изолированные I-BAR домены индуцируют образование филоподий, причем механизм, приводящий к изгибу мембраны у исследуемых белков, различается. Для того чтобы изучить молекулярные основы взаимодействия I-BAR домена с синтетическими липидными бислоями, в лаборатории О.С.Соколовой проводились эксперименты in silico по молекулярной динамике I-BAR доменаов белков IRSp53 и MIM в присутствии липидной мембраны. Был проведен сравнительный анализ взаимодействия доменов с мембранами различного липидного состава, а также построены и исследованы сложные системы в крупно-зернистом приближении, включающие 2 липидных бислоя размером 50нм*20нм и шесть I-BAR доменов. На основе полученных данных была изучена динамика взаимодействия соседних доменов друг с другом и влияние этого взаимодействия на изгиб мембраны. Отдельно для N-конца I-BAR домена белка MIM была исследована динамика его взаимодействия с мембраной. Особое внимание было уделено конформационным изменениям в белке и влиянию на них различных липидов. Показано, что I-BAR вызывает кластеризацию полярных липидов в системах in silico и in vitro. Для изучения структурных основ автоингибирования актин-связывающих белков проводилась очистка полноразмерного белка IRSp53 и исследование его трехмерной структуры с помощью современного метода трансмиссионной электронной микроскопии с негативным окрашиванием солями тяжелых металлов в условиях низкой дозы. Полученная впервые трехмерная структура белка в открытой конформации была
интерпретирована с помощью докинга существующих кристаллических структур отдельных доменов. В лаборатории проф. П.Лаппалайнена был идентифицирован новый белок, содержащий гомолог BAR-домена, механизм действия которого отличается от ранее описанного BAR домена и изучаемого I-BAR доменов. Этот белок находится в области клеточных контактов эпителиальных клеток. Также были описаны механизмы деформации мембраны в нейронах и разработан метод экспрессии белка -активатора IRSp53 (EPC8) для изучения структурных и функциональных основ конформационных изменений при активации IRSp53. В результате работ по проекту были разработаны новые методики экспериментов по молекулярной динамике взаимодействий белковых доменов с липидной мембраной. Эти методики могут в дальнейшем использоваться для расчетов взаимодействий с мембраной больших пептидов (более 200 а.к).
