Лаборатория геномной и белковой инженерии [Институт химической биологии и фундаментальной медицины]
ИХБФМ СО РАН » ru » Структура института » Лаборатории » Лаборатория геномной и белковой инженерии
Лаборатория геномной и белковой инженерии

Лаборатория геномной и белковой инженерии

Заведующий лабораторией


Жарков Дмитрий Олегович
Чл.корр. РАН, доктор биологических наук, доцент
Победитель конкурса Фонда содействия отечественной науке «Лучшие ученые РАН»; победитель конкурса научно-популярных статей РФФИ; член редакционной коллегии журнала «Journal of Biomolecular Structure and Dynamics»; член Совета по науке Министерства образования и науки РФ, г.н.с.

телефон: (383) 363-51-87



Сотрудники

ФИО Должность Звание Телефон E-mail Researcher ID
Аманова Маргарита Маратовнаст.лаборант 363-51-28
Барматов Александр Евгеньевич лаборант 363-51-28
Грин Инга Ростиславовна н.с. к.х.н. 363-51-88 I-8188-2014
Дворникова (Довгерд) Антонина Павловна ст.лаборант 363-51-28 E-9310-2014
Дятлова (Лаптева) Евгения Алексеевна м.н.с. 363-51-28
Ендуткин Антон Валентинович н.с. к.х.н. 363-51-28 G-6948-2013
Жарков Дмитрий Олегович зав.лабораторией профессор РАН, чл.-корр.РАН 363-51-87 K-2158-2012
Кулишова Лилия Михайловна м.н.с. к.б.н. 363-51-88 M-8942-2016
Мечетин Григорий Вениаминович н.с. к.х.н. 363-51-88 M-8959-2016
Панферова Елена Петровна ст. лаборант 363-51-88
Петрова Дарья Витальевна м.н.с. 363-51-88
Юдкина Анна Владимировна м.н.с. к.б.н. 363-51-28 ABA-5710-2020
Ююкина София Константиновна инженер 363-51-28
Яценко Дарья Дмитриевна инженер 363-51-28

Основные направления исследований


  • Фундаментальные механизмы повреждения ДНК, репарации ДНК и клеточного ответа на генотоксический стресс.
  • Заболевания человека, связанные с генотоксическим стрессом и дефектами репарации ДНК.
  • Создание молекулярно-биологического инструментария с использованием ферментов репарации ДНК.
  • Дизайн ферментов и многокомпонентных комплексов биополимеров с заданными функциями.

Важнейшие научные результаты


  • Проведен комплекс исследований факторов, влияющих на субстратную специфичность фермента Fpg и OGG1. Часто возникающее в геноме поврежденное основание 8-оксогуанин (oxoG) стимулирует мутагенное включение dAMP при репликации. При репарации oxoG ферментами Fpg бактерий и OGG1 человека для предотвращения мутагенеза oxoG должен удаляться из пар oxoG:C, но не из пар oxoG:A. Установлены механизмы действия этих ферментов, основные параметры строения ДНК, влияющие на их активность, определены аминокислотные остатки, критичные для их функционирования. [Kirpota et al., Nucleic Acids Res. 2011. 39, 4836; Popov et al., J. Comput. Chem. 2013. 34, 319].
  • Проведен комплекс исследований ферментов NEIL1 и NEIL2 человека – гомологов белков Escherichia coli формамидопиримидин-ДНК-гликозилазы (Fpg) и эндонуклеазы VIII (Nei). Установлен подробный механизм узнавания поврежденных оснований ферментами этого класса. Показано, что NEIL1 вместе с 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазой человека (OGG1) отвечает за репарацию поврежденного основания 8-оксоаденина в ДНК. Установлены участки белка NEIL2, ответственные за связывание с ДНК. [Grin et al., FEBS Lett. 2010. 584, 1553; Grin et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010. 394, 100; Kuznetsov et al., DNA Repair. 2012. 11, 884].
  • Поиск специфических участков в ДНК может идти по трем основным механизмам: ненаправленной трехмерной диффузии (дистрибутивный поиск), ненаправленной одномерной диффузии (процессивный поиск) и АТФ-зависимой направленной транслокации. Разработан новый метод, позволяющий количественно охарактеризовать процессивный поиск, в том числе оценить вклад в него разных механизмов транслокации. Метод использован для установления механизма поиска повреждений урацил-ДНК-гликозилазами и апурин-апиримидиновыми эндонуклеазами человека и E. coli. Показано, что эти ферменты способны вести коррелированный поиск при низкой ионной силе и переходить на дистрибутивную модель при ее повышении, количественно охарактеризован механизм поиска. [Zharkov et al., Mutat. Res. 2010. 685, 11; Mechetin & Zharkov, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2011; Мечетин, Жарков, ДАН. 2011. 437, 695].
  • Исследована роль репарации ДНК в разрастании тринуклеотидных повторов и в регуляции статуса эпигенетического метилирования ДНК – процессов, связанных с нейродегенеративными и онкологическими заболеваниями. Установлены закономерности эффективности репарации внутри трактов тринуклеотидных повторов. Показана роль ДНК-гликозилазы MBD4 в активном деметилировании CpG-островков в ДНК. [Деревянко и др., Биохимия. 2012. 77, 342; Morera et al., Nucleic Acids Res. 2012. 40, 9917].

Текущие гранты

Базовые проекты

  • Проект КП ФНИ СО РАН II.1 (ГЗ № 0309-2018-0008) Блок: Исследование биологической активности полученных соединений и продуктов фотолиза по отношению к набору различных клеточных линий. Проверка потенциальных клеточных и ферментативных мишеней, принимающих участие в процессе цитотоксического воздействия. Проект: Синтез, исследование биологической активности и фотохимических свойств новых нитрозокомплексов рутения с N-донорными гетероциклами. (2016-2018 гг.)
  • ПФИ РАН по приоритетному направлению I.42 (ФИМТ, ГЗ № 0309-2018-0021) Новые методы РНК-адресованного редактирования генома. (2018-2020 гг.)
  • ПФНИ ГАН (2013-2020), VI.62.1.5, 0309-2016-0003 «Синтетическая биология: разработка средств манипуляции генетическим материалом и создание перспективных препаратов для терапии и диагностики» (2017-2020 гг.)

Гранты Российского научного фонда

  • № 18-74- 00052 «Использование молекулярной динамики для предсказания функциональности встречающихся в раковых опухолях вариантов белков, отвечающих за устойчивость к химиотерапии» (2018-2020 гг.)
  • № 19-74-00068 «Характеристика GO-системы Staphylococcus aureus как потенциальной мишени для комбинированной антибиотикотерапии» (2019-2021 гг.)

Гранты Российского фонда фундаментальных исследований

  • № 18-29-07059 (МК) «Создание системы на основе CRISPR/Cas9 и неклассической мисматч-репарации для адресного эпигенетического деметилирования ДНК».(2018-2021 гг.)
  • № 18-44-540029 р_а «Роль однонуклеотидных полиморфных вариантов гена NEIL2 человека при репарации ДНК в процессах канцерогенеза и развития устойчивости раковых клеток к противоопухолевым препаратам» (2018-2020 гг.)
  • № 17-00-00261 комфи «Роль наследственных полиморфизмов и соматических мутаций в гликозилазах репарации окислительных повреждений ДНК в модуляции эффективности противоопухолевой терапии» (2018-2020 гг.)

НЦНИ_а Международный инициативный научный проект РФФИ и НЦНИ

  • № 19-44-543011 р_мол_а «Полиоксометаллаты платины как потенциальные противоопухолевые агенты» (2019-2021 гг.).

Публикации 2019-2021 года


  1. Molecular dynamics approach to identification of new OGG1 cancer-associated somatic variants with impaired activity. Popov A.V., Endutkin A.V., Yacenko D.D., Yudkina A.V., Barmatov A.E., Makasheva K.A., Raspopova D.Y., Dyatlova E., Zharkov D.O. J. Biol. Chem. 2021. V. 296. P. 100229.
  2. Матричные свойства 5-метилцитозина и 5-гидроксиметилцитозина в реакциях с транслезионными и репарационными ДНК-полимеразами человека. Шилкин Е.С., Петрова Д.В., Полтораченко В.А., Болдинова Е.О., Жарков Д.О. Молекулярная биология. 2021. Т. 55. № 2. С. 305–311.
  3. GO-система: путь репарации ДНК для борьбы с окислительными повреждениями Ендуткин А.В., Жарков Д.О. Молекулярная биология. 2021. Т. 55 № 2. С. 223–242.
  4. Изучение свойств рекомбинантной эндонуклеазы IV Mycobacterium tuberculosis. Дымова М.А., Ендуткин А.В., Полуновский В.В., Закабунин А.И., Храпов Е.А., Торгашева Н.А., Юдкина А.В., Мечетин Г.В., Филипенко М.Л., Жарков Д.О. Молекулярная биология. 2021 Т. 55. № 2. С. 258–268.
  5. Каталитически компетентные конформации активного центра 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазы человека. Попов А.В., Юдкина А.В., Воробьев Ю.Н., Жарков Д.О. Биохимия. 2020. Т. 85. № 2. С. 225-238.
  6. Mechanistic insight into the role of poly(ADP-ribosyl)ation in DNA topology modulation and response to DNA damage. Matkarimov B. T., Zharkov D.O., Saparbaev M.K. Mutagenesis. 2020. V. 35. N 1. P. 107-118.
  7. Requirements for DNA bubble structure for efficient cleavage by helix–two-turn–helix DNA glycosylases Makasheva K.A., Endutkin A.V., Zharkov D.O. Mutagenesis. 2020. V. 35. N 1. P. 119-128.
  8. Reading targeted DNA damage in the active demethylation pathway: role of accessory domains of eukaryotic AP endonucleases and thymine-DNA glycosylases Popov A.V., Grin I.R., Dovgerd A.P., Matkarimov B.T., Groisman R., Saparbaev M.K., Zharkov D.O. J. Mol. Biol. 2020. V. 432. N 6. P. 1747-1768.
  9. Mechanisms of sugar beet response to biotic and abiotic stresses. Yu B., Chen M., Grin I.R., Ma C. Adv. Exp. Med. Biol. 2020. V. 1241. P. 167-194. (глава в книге)
  10. Protein engineering of DNA-dependent enzymeYudkina A.V., Zharkov D.O. Adv. Exp. Med. Biol. 2020. V. 1241. P. 19-33. (глава в книге)
  11. Catalytically competent conformation of the active site of human 8-oxoguanine- DNA glycosylase. Popov A.V., Yudkina A.V., Vorobjev Y.N., Zharkov D.O. Biochemistry (Moscow). 2020. V. 85. N 2. P. 192-204. (переводная версия)
  12. Inhibitors of DNA glycosylases as prospective drugs. Mechetin G.V., Endutkin A.V., Dyatlova E., Zharkov D.O. Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. N 9. P. 3118.
  13. Displacement of slow-turnover DNA glycosylases by molecular traffic on DNA. Yudkina A.V., Endutkin A.V., Dyatlova E., Moor N.A., Vokhtantsev I.P., Grin I.R., Zharkov D.O. Genes. 2020. V. 11. N 8. P. 866.
  14. Transient protein–protein complexes in base excision repair. Endutkin A.V., Yudkina A.V., Sidorenko V.S., Zharkov D.O. J. Biomol. Struct. Dyn. 2019. V. 17. P. 4407-4418.
  15. Conformational dynamics of damage processing by human DNA glycosylase NEIL1. Kladova O.A., Grin I.R., Fedorova O.S., Kuznetsov N.A., Zharkov D.O. J. Mol. Biol. 2019. V. 431. N 6. P. 1092-1112.
  16. Base excision DNA repair deficient cells: From disease models to genotoxicity sensors. Kim D.V., Makarova A.V., Miftakhova R.R., Zharkov D.O. Current Pharmaceutical Design. 2019. V. 25. N 3. P. 298-312.
  17. Reading and misreading 8-oxoguanine, a paradigmatic ambiguous nucleobase. Yudkina A.V., Shilkin E.S., Endutkin A.V., Makarova A.V., Zharkov D.O. Crystals. 2019. V. 9. N 5. Article No. 269.
  18. Critical sites of DNA backbone integrity for damaged base removal by formamidopyrimidine–DNA glycosylase. Endutkin A.V., Zharkov D.O. Biochemistry. 2019. V. 58. N 24. P. 2740-2749.
  19. Isoforms of base excision repair enzymes produced by alternative splicing. Boldinova E.O., Khairullin R.F., Makarova A.V., Zharkov D.O. Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 20. N 13. pii: E3279.
  20. Mechanism of stimulation of DNA binding of the transcription factors by human apurinic/apyrimidinic endonuclease 1, APE1. Bazlekowa-Karaban M., Prorok P., Baconnais S., Taipakova S., Akishev Z., Zembrzuska D., Popov A.V., Endutkin A.V., Groisman R., Ishchenko A.A., Matkarimov B.T., Bissenbaev A.K., Kam Eric Le., Zharkov D.O., Tudek B., Saparbaev M.K. DNA Repair. 2019. V. 82. P. 102698.
  21. Photoinduced inhibition of DNA repair enzymes and the possible mechanism of photochemical transformations of the ruthenium nitrosyl complex [RuNO(β-ic)2(NO2)2OH]. Mikhailov A.A., Khantakova D.V., Nichiporenko V.A., Glebov E.M., Grivin V.P., Plyusnin V.F., Yanshole V.V., Petrova D.V., Kostin G. A., Grin I.R. Metallomics. 2019. V. 11. N 12. P. 1999-2009.
  22. Development of constructs based on the CRISPR/Cas9 system for studying the role of non-canonical mismatch repair in editing the epigenome. Kakhkharova Z.I., Khantakova D.V., Petrova D.V., Grin I.R. Febs Open Bio. 2019. V. 9. S. 1. P. 399. (тезисы конференции)
  23. Application of plant ROS1 5-methylcytosine-DNA glycosylase from Nicotiana tabacum as tool for human epigenome editing epigenome. Petrova D.V., Grin I.R., Zharkov D.O. Febs Open Bio. 2019. V. 9. S. 1. P. 156–157. (тезисы конференции)
  24. Effects of single-nucleotide polymorphisms in human NEIL2 gene on functional role in DNA repair. Kakhkharova Z.I., Khantakova D.V., Grin I.R. Febs Open Bio. 2019. V. 9. S. 1. P. 157–158. (тезисы конференции)
  25. Photocleavable guide RNAs for controllable genome editing with CRISPR/Cas9 system. Novopashina D.S., Khabardina E., Vokhtantsev I.P., Kim D.V., Venyaminova A.G., Zharkov D.O. Febs Open Bio. 2019. V. 9. S. 1. P. 400. (тезисы конференции)
  26. Relative Efficiency of Recognition of 5-Methylcytosine and 5-Hydroxymethylcytosine by Methyl-Dependent DNA Endonuclease GlaI. Petrova D.V., Naumenko M.B., Khantakova D.V., Grin I.R., Zharkov D.O. Биоорганическая химия. 2019. V. 45. N 6. P. 625-629.
  27. Platinum polyoxoniobates form adducts with DNA. Yudkina A.V., Sokolov M.N., Abramov P.A., Grin I.R., Zharkov D.O. Биоорганическая химия. 2019. V. 45. N 6. P. 641-646.
  28. DNA lesions against genome editing: how Cas9 cleaves the substrates with damages. Vokhtantsev I.P., Endutkin A.V., Kulishova L.M., Zharkov D.O. Febs Open Bio. 2019. V. 9. S. 1. P. 397.
  29. Молекулярное скорочтение: как белки ищут мишени в ДНК. Жарков Д.О. Наука из первых рук. 2019. № 3 (83). С. 44-51.
  30. Structural and biochemical insights of new atypical Fpg/Nei DNA-glycosylases. Yudkina A.V., Garcia-Diaz M., Zharkov D.O. Febs Open Bio. 2019. V. 9. S.1. P-27-015. (тезисы конференции)

Патенты

  1. БАЗА ДАННЫХ УЧЕТА БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ И ОПИСАНИЯ КЛИНИКО-ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАЦИЕНТОВ С ЗАБОЛЕВАНИЯМИ ЛЕГКОГО (БД-РЛ). Морозкин Е.С., Попов А.В., Пономарева А.А., Чердынцева Н.В., Рыкова Е.Ю., Аникеева О.Ю., Пашковская О.А., Покушалов Е.А., Лактионов П.П., Власов В.В. 2015 г. № 2015620538
  2. БАЗА ДАННЫХ УЧЕТА БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ И ОПИСАНИЯ КЛИНИКО-ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАЦИЕНТОВ С НОВООБРАЗОВАНИЯМИ ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ. Брызгунова О.Е., Морозкин Е.С., Попов А.В., Бондарь А.А., Тамкович С.Н., Зарипов М.М., Покушалов Е.А., Лактионов П.П. 2014 г. № 2014620509
  3. БАЗА ДАННЫХ УЧЕТА БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ ОТ ПАЦИЕНТОВ С НОВООБРАЗОВАНИЯМИ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ (УБО-НМЖ). Тамкович С.Н., Милейко В.А., Попов А.В., Власов В.В., Лактионов П.П. 2012 г. № 2012621042.
  4. СРЕДСТВО ДЛЯ ИНГИБИРОВАНИЯ ФЕРМЕНТА 8-ОКСОГУАНИН-ДНК-ГЛИКОЗИЛАЗЫ ЧЕЛОВЕКА. Кузнецов Н.А., Коваль В.В., Воробьев Ю.Н., Жарков Д.О., Сильников В.Н., Федорова О.С. 2010 г. № 2380417




© Copyright 2020. ИХБФМ СО РАН

Яндекс.Метрика