Изучение внутри- и межклеточных взаимодействий методами молекулярной и клеточной биологии, физиологии, математики и биоинформатикиНИР

The study of intra- and intercellular interactions by molecular, cell biology, physiology, and mathematical methods and bioinformatics

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Изучение внутри- и межклеточных взаимодействий с использованием методов молекулярной и клеточной биологии, физиологии, математики и биоинформатики.
Результаты этапа: 1. Исследована роль ингибиторов, взаимодействующих с разными системами цитоскелета. Бета- и гамма-актины четко сегрегированы в митотических клетках нормального эпителия. Подобное распределение немышечных актинов было обнаружено и в митотических клетках рака молочной железы. Помимо архитектурной сегрегации была исследована регуляторная роль изоформ актина в делении и продвижении по циклу клеток MCF-7 и MDA-MB-231. Снижение экспрессии любой цитоплазматической изоформы актина резко подавляло пролиферацию клеток рака молочной железы, но только супрессия бета-актина дополнительно вызывала значительное уменьшение популяции диплоидных клеток, накопление тетраплоидных и анеуплоидных клеток. Мы обнаружили связь цитоплазматических актинов с белками-регуляторами клеточного цикла. Результаты опубликованы. 2. Получены новые результаты о клеточных механизмах действия новых митохондриально-направленных молекул. Обработаны и проанализированы результаты клинических испытаний митохондриально-направленных антиоксидантов. Выдвинуты предположения о необходимости дальнейших клинических испытаний.Работа опубликована. Разработан оптимизированный метод пермеабилизации нейтрофилов для визуализации ядерных белков методом проточной цитометрии. Нововведения будут полезны для изучения активации Nrf2-зависимых сигнальных каскадов митохондриально-направленными соединениями. Работа опубликована. Проведен обзор имеющихся данных о роли транскрипционного фактора DUX4 в развитии лице-лопаточно-плечевой мышечной дистрофии (ЛЛПМД, дистрофии Ландузи-Дежерина). Обсуждаются новые подходы к терапии ЛЛПМД, в том числе с применением митохондриально-направленных соединений. Работа опубликована. Показана способность разобщителей дыхания и окислительного фосфорилирования и митохондриально-направленных соединений снижать степень повреждения межклеточных контактов эпителия кишечника in vitro. Данные представлены на международной конференции. Обнаружена замена в последовательности АТФ-синтазы E.coli, делающая фермент способным подвергаться АДФ-ингибированию. Мутантный фермент (βL249Q) по своим свойствам приближается к гомологичным ферментам хлоропластов и митохондрий. Работа опубликована. 3. Получены новые результаты об эволюцию отдельных генов и систем генов. Открыто и изучено новое явление - наличие длинных точных палиндромов в кодирующей последовательности нескольких генов, закодированных в митохондриальных геномах четырех видов нематоморф. Эволюция палиндромных последовательностей в кодирующей последовательности существенно сужает возможности мутаций аминокислотных последовательностей. Результаты опубликованы. Описана эволюция двух классов систем рестрикции-модификации на основе полногеномных данных. В ходе работы разработан новый алгоритмы сравнения филогенетических деревьев белков из одного класса систем. Показано, что горизонтальный перенос систем этих классов и отдельных их генов превалирует над вертикальным наследованием. Публикация готовится. Изучен горизонтальный перенос генов бактериальных систем рестрикции-модификации на основе метагеномных данных. 4. Впервые изучено влияние новых классов митохондриальных разобщителей на активность нейронов Lymnaea stagnalis (прудовика). Новый разобщитель MitoFluo деполяризует нейроны и модифицирует спайковую активность, вызывая расширение спайков, снижение их амплитуды и увеличение частоты. Результаты опубликованы. 5. Исследовано влияние пептида Р4 (RTKLWEMLVELGNMDKAVKLWRKLKR), сконструированного на основе CRAC-содержащих альфа-спиралей из вирусного белка М1, на взаимодействие культивируемых макрофагов с частицами, имитирующими микробы. результаты опубликованы. Результаты свидетельствуют в пользу гипотезы о холестерин-распознающей аминокислотной консенсусной последовательности в белках и могут стать основой для дизайна новых пептидных модуляторов клеточных процессов и иммуномодуляторов в частности. 6. Показано, что охлаждение гифы Neurospora crassa существенно уменьшает скорость роста и замедляет ветвление, увеличивая расстояние между ветвями. При этом заметно увеличивалось время формирования нового сегмента, но практически не менялась длина, как гифального, так и апикального сегментов, точно так же, как мы наблюдали ранее в экспериментах при комнатной температур 7. В 2019 году было проведено очередное обновление базы структур ДНК-белковых и РНК-белковых комплексов NPIDB. Выполнена работа по анализу особенностей формы ДНК в комплексах с белками нескольких широко распространённых семейств. Продолжалась работа по совершенствованию классификации ДНК-белковых комплексов, основанной на взаимодействующих элементах обеих молекул и удобному отражению этой классификации в веб-интерфейсе базы. 8. Общедоступная система сравнительной оценки качества программ реконструкции филогении пополнена новыми эталонными выравниваниями. Сформировано 12 наборов ортологических рядов, по 60 белковых доменов в каждом ряду; общее количество рядов — более 10 000. Каждый набор ортологических рядов соответствует своему множеству из 60 видов живых организмов и представляет собой все ортологические ряды эволюционных доменов, которые удалось получить из этих видов. Для каждого набора построено филогенетическое дерево видов, служащее эталоном для реконструкций по отдельным ортологическим рядам. Выбран оптимальный метод сравнения реконструкций с эталоном. 9. Получены новые результаты в области теоретической математики. Получена явная формула, выражающая пси-функцию Чебышёва через дискретный спектр оператора Лапласа на фундаментальной области модулярной группы. Результат опубликован. Опубликован обзор последних результатов в знаменитой проблеме круга. Сформулирована сильная гипотеза универсальности, связывающая поведение величины P(x) с поведением второго члена в формуле Вейля для оператора Лапласа на замкнутом двумерном римановом многообразии с интегрируемым геодезическим потоком. Для произвольных некомпактных гиперболических римановых поверхностей конечной площади получены тождества, связывающие дискретный спектр оператора Лапласа и спектр резонансов (полюсов матрицы рассеяния). Результат опубликован 10. Показано частичное восстановление миелиновых оболочек аксонов при действии митохондриально-направленного антиоксиданта SkQ1 в модели рассеянного склероза. Результаты опубликованы. 11. На основе ранее полученных результатов о принципах управления гладкими мышцами, генерирующими ритмические сокращения у брюхоногих, выдвинута м обоснована гипотеза о мышечных механизмах, контролирующих скорость транспортировки эмбрионов через фаллопиеву трубу человека. Эта гипотеза является первым описанием трубных мышечных механизмов, определяющих нормальную и любую разновидность внематочной беременности при хронических нарушениях сократимости канальцев. 12. Подобраны оптимальные условия выделения малой РНК из лейкоцитов человека и сперматозоидов с высоким содержанием малой РНК. Результаты готовятся к публикации. Выделена и секвенирована малая РНК из паразитического червя Intoshia. Проведена пробоподготовка библиотек бактериальных транскриптомов Nocardioides simplex. Ввиду того, что планируемый к деплеции рибосомальной РНК кит с производства был снят, был использован другой набор, результаты признаны неудовлетворительными, требуют дополнительной работы по сравнению других имеющихся коммерческих наборов для деплеции рибосомальной бактериальной РНК. Проведены работы по сиквенсу ГЦ-богатых участков. Заполнена четверть элементов, отсутствующих в сборке после применения методов полногеномного секвенирования.
2 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Изучение внутри- и межклеточных взаимодействий с использованием методов молекулярной и клеточной биологии, физиологии, математики и биоинформатики.
Результаты этапа: 1. Исследовано распространение систем рестрикции-модификации (Р-М) в микробиоме антарктического озера Глубокое. Показан горизонтальный перенос систем Р-М в этом холодном гипер солёном малонаселенном озере. Рукопись готовится к отсылке в журнал. 2. Исследован функциональный вклад изоформ актина в процесс митотического деления нормальных и опухолевых клеток. Изучен механизм комплексного воздействия низкомолекулярных ингибиторов, взаимодействующих с разными системами цитоскелета. Показан различный вклад изоформ в митотический процесс. Изучен механизм синергичного действия ингибиторов разных систем цитоскелета. 3. Показано, что соединения на основе трифенилфосфония при действии на культуры клеток, содержащих эстрогеновые рецепторы, не вызывает значительной пролиферации клеток, а также повышения экспрессии генов, типичных для эстрогенового сигналинга. 4. Оптимизирована методика выделения малой РНК из тканей с очень малым содержанием РНК: из сперматозоидов человека в количестве 1-10 млн (малое количество) и менее 1 млн (очень малое количество). Оптимизированы методики пробоподготовки библиотек секвенирования для малой РНК из этих тканей. Отработан новый метод очистки библиотек от димеров адаптеров. Рукопись находится на стадии ответа рецензентам. Опубликованы результаты работы, включающей оптимизацию методик пробоподготовки малой РНК сперматозоидов крыс. 5. Проведена пробоподготовка и секвенирование библиотек бактериальных транскриптомов Nocardioides simplex. Проведено сравнение различных наборов для деплеции рибосомальной РНК, выбран набор (Zymo-Seq RiboFree Total RNA Library Kit), наилучшим образом осуществляющий деплецию рибосомальной РНК для данных организмов. Результаты опубликованы. 6. Проведена пробподоготовка и секвенирование библиотек транскриптомов Arabidopsis thaliana в процессе старения. Результаты опубликованы. 7. Проведено секвенирование и сборка ГЦ-богатых участков бактерии Paenibacillus sp. RUD330. Показана эффективность методик Nanopore и длинных чтений для сиквенса сложных участков генома, которые не собирались методом секвенирования и сборки коротких чтений по методике Illumina. Результаты опубликованы. 8. Исследована роль холестерин-распознающих (CRAC) мотивов в механизме эффекта пептида RTKLWEMLVELGNMDKAVKLWRKLKR (P4), сконструированного из двух α-спиральных участков белка M1 вируса гриппа и модулирующего холестерин-зависимую функцию культивируемых макрофагов. Показано, что пептиды с заменами мотивообразующих аминокиcлот теряют активность, присущую пептиду Р4, что подтвержает ключевую роль CRAC-мотивов в эффектах пептида Р4. Результаты опубликованы. 9. Сформулированы представления о роли энергетической кооперации в трихомах нитчатых цинобактрией на основе электрической связи между клетками (Результаты опубликованы в статье и тезисах и представлены на конференции). Рассмотрена гипотеза о возможной роли локальных межклеточных электрических токов в самоорганизации внутриклеточных структур при верхушечном росте гифы мицелиального гриба Neurospora crassa (Результаты представлены на конференции, опубликованы в тезисах и находятся в печати в ж. Цитология) 10. В области теоретической математики указан класс явных формул, каждая из которых дает выражение остаточного члена в асимптотике функции Чебышёва через спектр оператора Лапласа на фундаментальной области модулярной группы
3 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Изучение внутри- и межклеточных взаимодействий с использованием методов молекулярной и клеточной биологии, физиологии, математики и биоинформатики.
Результаты этапа:
4 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Изучение внутри- и межклеточных взаимодействий с использованием методов молекулярной и клеточной биологии, физиологии, математики и биоинформатики.
Результаты этапа:
5 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Изучение внутри- и межклеточных взаимодействий с использованием методов молекулярной и клеточной биологии, физиологии, математики и биоинформатики.
Результаты этапа:
6 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Изучение внутри- и межклеточных взаимодействий с использованием методов молекулярной и клеточной биологии, физиологии, математики и биоинформатики.
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".

Прикрепленные файлы


Имя Описание Имя файла Размер Добавлен
1. tez-SZV-2019.pdf tez-SZV-2019.pdf 65,5 КБ 12 декабря 2019 [TVPotapova]