Лаборатория исследования модификации биополимеров [Институт химической биологии и фундаментальной медицины]
ИХБФМ СО РАН » ru » Структура института » Лаборатории » Лаборатория исследования модификации биополимеров
Лаборатория исследования модификации биополимеров

Лаборатория исследования модификации биополимеров

Заведующая лабораторией



Федорова Ольга Семеновна

профессор, доктор химических наук,
лауреат премии Сибирского отделения РАН, стипендиат Государственной стипендии для выдающихся ученых России, г.н.с.

телефон: (383) 363-51-75,


Сотрудники

ФИО Должность Звание Телефон E-mail Researcher ID
Алексеева Ирина Владимировна инженер 363-51-74 T-8212-2017
Бакман Артемий Сергеевич ст. лаборант 363-51-74
Воробьев Юрий Николаевич г.н.с.д.ф.-м.н. 363-51-74 D-3039-2015
Давлетгильдеева Анастасия Тимуровна м.н.с. 363-51-74
Дьяконова Елена Сергеевна ст. лаборант 363-51-74 I-7442-2013
Закутова Лидия Александровна вед. инженер 363-51-74
Канажевская Любовь Юрьевна м.н.с. к.х.н. 363-51-74 J-2134-2015
Кладова Ольга Алексеевна м.н.с.к.х.н. 363-51-74 J-4564-2018
Кузнецов Никита Александрович в.н.с. д.х.н. 363-51-74 F-3245-2011
Кузнецова Александра Александровна н.с. к.х.н. 363-51-74 G-5119-2013
Лукина Мария Владимировна ст. лаборант 363-51-74 M-5820-2017
Тимофеева Надежда Александровна м.н.с. к.х.н. 363-51-74
Тюгашев Тимофей Евгеньевичст. лаборант 363-51-74
Федорова Ольга Семеновна зав. лабораторией д.х.н. 363-51-75 E-1291-2013

Основные направления исследований

  • исследование кинетических и термодинамических характеристик ферментативных процессов с регистрацией конформационных превращений биополимеров в режиме реального времени;
  • выяснение механизмов высокоэффективного узнавания специфических сайтов и роли конформационной динамики в этих процессах;
  • влияние замен аминокислотных остатков активных центров, в том числе вызванных природными однонуклеотидными полиморфизмами, на активность ферментов;
  • рациональный дизайн мутантных форм ферментов, обладающих расширенным спектром субстратной специфичности и каталитической активности;
  • разработка компьютерных методов для структурной биологии;
  • компьютерное моделирование структурных, энергетических и динамических свойств комплексов биополимеров для биоинформационной поддержки экспериментальных исследований;
  • разработка высокоэффективных методов определения активности ферментов, процессирующих ДНК;
  • создание низкомолекулярных регуляторов ферментативных процессов репарации ДНК.

Важнейшие научные результаты


  • Обнаружены множественные конформационные переходы в ферментах репарации 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазах и АР-эндонуклеазах (Fpg и EndoVIII из E.coli , Ogg1 и Ape1 человека, Apn1 из дрожжей); установлена природа и последовательность конформационных превращений ферментов и ДНК на стадиях узнавания и катализа. Предложены детальные молекулярно-кинетические модели ферментативных процессов репарации ДНК [Kuznetsov N.A. et al. Nucleic Acids Res. 2005. 33, 3919; Kuznetsov N.A. et al. Biochemistry. 2009. 48, 11335; Timofeyeva N.A. et al. J. Biomol. Struct. Dyn. 2009. 26, 637; Koval V.V. et al., Mutation Res./Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 2010. 685, 3; Kanazhevskaya L.Yu. et al. Biochemistry. 2010. 49, 6451].
  • Установлены кинетические механизмы фотоиндуцированного и металлокатализированного окислительного повреждения ДНК с помощью производных олигонуклеотидов с фталоцианинами; созданы новые генотоксические соединений на основе производных олигонуклеотидов с мономерными и димерными Fe- и Со-металлокомплексами фталоцианинов [Chernonosov A.A. et al. Nucleos. Nucleot. & Nucl. Acids. 2004. 23, 983; Kuznetsova A.A. et al. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009. 19, 4335; Kuznetsova A.A. et al. J. Biomol. Struct. Dyn. 2008. 26, 307].
  • Обнаружено, что мажорный белок крови - человеческий сывороточный альбумин – катализирует расщепление фосфодиэфирных связей в РНК. Показано, что клинически значимые модификации человеческого сывороточного альбумина – гликирование и N-гомоцистеинилирование – понижают эффективность деполимеризации РНК [Godovikova T.S. et al. In: Alekseev R.J. and Rebane A.I. (eds.) Serum albumin: structure, functions, and health impacts. 2011. Nova Science Publishers, Inc. New York].
  • Созданы универсальные компьютерные программы для моделирования конформационной динамики и оптимальных конформаций РНК и ДНК фрагментов и их комплексов, в водном растворе в полном атомном представлении структуры биополимеров Разработан эффективный метод и компьютерная программа слепого докинга молекулярных лигандов и пептидов на белки и РНК. Созданы интернет-версии программ молекулярной динамики, докинга и конструирования молекулярных лигандов [Vorobjev Yu.N. J. Comput. Chem. 2010. 31, 1080; Popov A.V., Vorobjev Yu.N. Molecular Biology (Moscow). 2010. 44, 648].Подробнее.
  • Разработаны кинетические основы процессов химической модификации одно- и двухцепочечных фрагментов ДНК термически активируемыми, фотоактивируемыми и каталитически активными производными дезоксирибоолигонуклеотидов, протекающей в комплементарных комплексах. Развит подход к получению из кинетических данных информации о термодинамике образования комплементарных комплексов между производными олигонуклеотидов и нуклеиновыми кислотами и о структуре нуклеиновых кислот-мишеней в участках формирования комплементарных комплексов [Fedorova O.S. et al. J. Biomol. Struct. Dyn. 1995. 13, 145; Кнорре Д.Г. и др. Молекулярн. биология. 1998. 32, 141].
  • Установлены механизмы фотопревращения ряда арилазидных реагентов в условиях проведения фотоаффинной модификации биополимеров. Развиты подходы к синтезу арилазидных производных моно- и олигонуклеотидов и установлению структуры продуктов фотоаффинной модификации функциональных групп белков [Godovikova T.S. et al. Bioconjugate Chem. 1996, 7, 343-347; Popova T.V. et al. J Photochem Photobiol B. 2001. 61, 68].

Лаборатория ведет научное сотрудничество с университетами и лабораториями Великобритании, США, Франции, Германии.


Текущие гранты

Базовые проекты ПФНИ ГАН (2017 - 2020 гг.)

  • Тема № VI.57.1.2 Механизмы функционирования систем репарации, транскрипции и трансляции. Патологические процессы, связанные с этими системами (1917-2020 гг.).

Гранты Российского фонда фундаментальных исследований

  • № 18-04-00005-а «Конструирование молекулы лекарственного препарата эффективного ингибитора протонного канала белка М2 вируса гриппа A» (2018-2020 гг.)
  • № 19-04-00012а «Механизмы репарации поврежденных оснований в составе неканонических структур ДНК». (2019 -2021 гг.)

Гранты Российского научного фонда

  • № 18-14-00135 «Механизмы согласованного функционирования ферментов эксцизионной репарации оснований ДНК, как основа стабильности геномов» (2018 – 2020 гг.)
  • № 16-14-10038 «Динамика конформационных превращений фермент-субстратных комплексов в процессах деметилирования ДНК» (2019 – 2020 гг.)
  • № 19-74-10034 мол гр «Мутантный и кинетический анализ рибонуклеазной активности АР-эндонуклеазы человека» (2019 – 2022 гг.)

Публикации 2018 - 2020 года


  1. Design of an Efficient Inhibitor for the Influenza A Virus M2 Ion Channel Vorobjev Y.N. Mol Biol 2020 V. 54 N 2 P. 321-332
  2. Effect of the Substrate Structure and Metal Ions on the Hydrolysis of Undamaged RNA by Human AP Endonuclease APE1 Kuznetsova A.A., Novopashina D.S., Fedorova O.S., Kuznetsov N.A. Acta Naturae 2020 V. 12 N 2 P. 74-85
  3. The role of active-site amino acid residues in the cleavage of DNA and RNA substrates by human apurinic/apyrimidinic endonuclease APE1. Alekseeva I.V., Kuznetsova A.A., Bakman A.S., Fedorova O.S., Kuznetsov N.A. Biochim. Biophys. Acta - General Subjects 2020 V. 1864 N 12 P. 129718
  4. The Role of Active-Site Plasticity in Damaged-Nucleotide Recognition by Human Apurinic/Apyrimidinic Endonuclease APE1. Bulygin A.A., Kuznetsova A.A., Vorobjev Y.N., Fedorova O.S., Kuznetsov N.A. Molecules 2020 V. 25 N 17 E3940
  5. Эффективность гидролиза рнк биназой ИЗ Bacillus pumilus: влияние структуры субстрата, ионов металлов и низкомолекулярных соединений нуклеотидной природы. Кузнецова А.А., Ахметгалиева А.А., Ульянова В.В., Ильинская О.Н., Федорова О.С., Кузнецов Н.А. Молекулярная биология 2020 Т. 54 № 5 С. 872–880
  6. An Assay for the Activity of Base Excision Repair Enzymes in Cellular Extracts Using Fluorescent DNA Probes. Kladova O.A., Yakovlev D.A., Groisman R., Ishchenko A.A., Saparbaev M.K., Fedorova O.S., Kuznetsov N.A. Biochemistry (Moscow) 2020 V. 85 N 4 P. 480-489
  7. Kinetic Milestones of Damage Recognition by DNA Glycosylases of the Helix-Hairpin-Helix Structural Superfamily. Kuznetsov N.A., Fedorova O.S. Adv. Exp. Med. Biol. 2020 V. 1241 P. 1-18
  8. Конструирование эффективного ингибитора ионного канала белка М2 вируса гриппа A. Воробьев Ю.Н. Молекулярная биология 2020 Т. 54 № 2 С. 321-332
  9. Роль аминокислотных остатков Arg243 И His239 в процессе узнавания поврежденного нуклеотида урацил-ДНК-гкикозилазой человека SMUG1* Яковлев Д.А., Алексеева И.В., Кузнецов Н.А., Федорова О.С. Биохимия 2020 Т. 85 № 5 С. 695-705
  10. Определение сравнительной активности ключевых ферментов эксцизионной репарации оснований в клеточных экстрактах. Кладова О.А., Яковлев Д.А., Гроисман Р., Ищенко А.А., Сапарбаев М.К., Федорова О.С., Кузнецов Н.А. Биохимия 2020 Т. 85 № 4 С. 556-566
  11. Влияние структуры субстрата и ионов металлов на эффективность гидролиза неповрежденной РНК апуриновой/апиримидиновой эндонуклеазой человека APE1. Кузнецова А.А., Новопашина Д.С., Федорова О.С., Кузнецов Н.А. Acta Naturae 2020 Т. 12 № 2 (45) С. 4-15
  12. 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
  13. Human apurinic/apyrimidinic endonuclease 1 is modified in vitro by poly(ADP-ribose) polymerase 1 under control of the structure of damaged DNA. Moor N.A., Vasil'eva I.A., Kuznetsov N.A., Lavrik O.I. Biochimie 2020 V. 168 P. 144-155
  14. 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.
  15. The Role of Active-Site Residues Phe98, His239, and Arg243 in DNA Binding and in the Catalysis of Human Uracil-DNA Glycosylase SMUG1. Yakovlev D.A., Alekseyeva I.V., Vorobjev Y.N., Kuznetsov N.A., Fedorova O.S. Molecules 2019 V. 24 N 17 pii: E3133
  16. The impact of single-nucleotide polymorphisms of human apurinic/apyrimidinic endonuclease 1 on specific DNA binding and catalysis. Alekseyeva I.V., Davletgildeeva A.T., Arkova A.T., Kuznetsov N.A., Fedorova O.S. Biochimie 2019 V. 163 P. 73-83
  17. Thermodynamics of the DNA repair process by endonuclease VIII. Kladova O.A., Kuznetsov N.A., Fedorova O.S. Acta Naturae 2019 V. 11 N 1 P. 29-37
  18. The role of active site amino acid residues in specific recognition of DNA lesions by human 8-oxoguanine-DNA glycosylase hOGG1. Tyugashev T.E., Vorobjev Y.N., Kuznetsova A.A., Lukina M.V., Kuznetsov N.A., Fedorova O.S. J. Phys. Chem. B. 2019 V. 123 N 23 P. 4878-4887
  19. 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
  20. Kinetic Features of 30-50 Exonuclease Activity of Human AP-Endonuclease APE1. Kuznetsova A.A., Fedorova O.S., Kuznetsov N.A. Molecules. 2018. V. 23.P. 1-14.
  21. Kinetic Basis of the Bifunctionality of SsoII DNA Methyltransferase. Timofeyeva N.A., Ryazanova A.Y., Norkin M.V., Oretskaya T.S., Fedorova O.S., Kubareva E.A. Molecules. 2018 V. 23 N 5 pii: E1192.
  22. Kinetics and Thermodynamics of DNA Processing by Wild Type DNA-Glycosylase Endo III and Its Catalytically Inactive Mutant Forms Kladova O.A., Krasnoperov L.N., Kuznetsov N.A., Fedorova O.S. Genes 2018 V. 9 N 4 P. 1-18.
  23. The role of the N-terminal domain of human apurinic/apyrimidinic endonuclease 1, APE1, in DNA glycosylase stimulation Kladova O.A., Bazlekowa-Karaban M., Baconnais S., Piétrement O., Ishchenko A.A., Matkarimov B.T., Yakovlev D.A., Vasenko A., Fedorova O.S., Le Cam E., Tudek B., Kuznetsov N.A., Saparbaev M.K.DNA Repair 2018 V. 64 P. 10–25 .
  24. Structural Basis for the Recognition and Processing of DNA Containing Bulky Lesions by the Mammalian Nucleotide Excision Repair System Evdokimov A.N., Tsidulko А.Yu., Popov A.V., Vorobjev Y.N., Lomzov A.A., Koroleva L.S., Silnikov V.N., Petruseva I.O., Lavrik O.I. DNA Repair 2018 V. 61 P. 86-98.

Патенты


  1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРУГЛЕРОДНОГО ГЕМОСОРБЕНТА И ФТОРУГЛЕРОДНЫЙ ГЕМОСОРБЕНТ (ВНИИТУ-1Ф). Кнорре Д.Г., Годовикова Т.С., Лихолобов В.А., Даниленко А., Пьянова Л.Г., Седанова А.В., Долгих Т.И. 2013 г. № 2477652.
  2. СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ УГЛЕРОДНОГО ГЕМОСОРБЕНТА И УГЛЕРОДНЫЙ ГЕМОСОРБЕНТ С ИММОБИЛИЗОВАННЫМ БЕЛКОМ. Лихолобов В.А., Пьянова Л.Г., Седанова А.В., Кнорре Д.Г., Годовикова Т.С. 2012 г. № 2452499.
  3. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВАРФАРИНОВОГО СПИРТА В ПЛАЗМЕ КРОВИ. Черноносов А.А., Коваль В.В., Федорова О.С. 2013 г. № 2486521.
  4. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ АПУРИН/АПИРИМИДИН-ЭНДОНУКЛЕАЗЫ ЧЕЛОВЕКА. Кузнецов Н.А., Коваль В.В., Федорова О.С. 2010 г. № 2389026.
  5. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ 8-ОКСОГУАНИН-ДНК-ГЛИКОЗИЛАЗЫ ЧЕЛОВЕКА. Федорова О.С., Коваль В.В., Кузнецов Н.А. 2008 г. № 2321637.
  6. 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

Оборудование


  • Спектрометры остановленной струи SX.18MV и SX20 (Applied Photophysics, UK) для изучения быстропротекающих биохимических процессов;
  • жидкостные хроматографы фирм Waters и Agilent; препаративные хроматографы AKTA Explorer 100 (GE Healthcare Lifescience, Швеция);
  • спектрофотометры “Shimadzu” и “Cary 50 Scan”;
  • сканирующие спектрофлуориметры Сary Eclipse фирмы Varian.




© Copyright 2020. ИХБФМ СО РАН

Яндекс.Метрика