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

телефон: (383) 363-51-75,


Сотрудники

ФИО Должность Звание Телефон E-mail Researcher ID
1.Алексеева Ирина Владимировна инженер 363-51-74
2.Воробьев Юрий Николаевич г.н.с.д.ф.-м.н. 363-51-74
3.Давлетгильдеева Анастасия Тимуровна ст. лаборант 363-51-74
4.Дьяконова Елена Сергеевна ст. лаборант 363-51-74 I-7442-2013
5.Закутова Лидия Александровна вед. инженер 363-51-76
6.Канажевская Любовь Юрьевна м.н.с. к.х.н. 363-51-74 J-2134-2015
7.Кладова Ольга Алексеевна м.н.с. 363-51-74
8.Кнорре Дмитрий Георгиевич г.н.с. академик 363-51-32 G-4250-2013
9.Кузнецов Никита Александрович с.н.с. к.х.н. 363-51-74 F-3245-2011
10.Кузнецова Александра Александровна м.н.с. к.х.н. 363-51-74 G-5119-2013
11.Лукина Мария Владимировна ст. лаборант 363-51-74 M-5820-2017
12.Тимофеева Надежда Александровна м.н.с. к.х.н. 363-51-74
13.Тюгашев Тимофей Евгеньевичм.н.с. 363-51-74
14.Федорова Ольга Семеновна зав. лабораторией д.х.н. 363-51-75 E-1291-2013
15.Яковлев Данила Алексеевич ст.лаборант 363-51-74

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 Программа фундаментальных научных исследований государственных академий наук (2015 - 2018 гг.)

  • Тема № 57.1.5.Динамика взаимодействия ферментов с ДНК в процессах репарации и эпигенетической регуляции экспрессии генов. (0309-2014-0005).

Программы фундаментальных исследований РАН по приоритетным направлениям, определяемым РАН

  • Проект 1.7.23. Структурно-кинетическое исследование процессов репарации ДНК (0309-2015-0011)

Гранты Российского фонда фундаментальных исследований

  • № 15-04-00467-а «Мутантный и кинетический анализ широкой субстратной специфичности и функционального многообразия AP-эндонуклеазы человека» (2015-2017 гг.)
  • № 15-04-00387-а «Разработка метода расчета стабильности трех форм остатков гистидина и их роли в стабилизации структуры и функционировании белков в зависимости от рН раствора»(2015-2017 гг.)
  • № 16-34-00771 «Изучение структурно-динамических особенностей репарации ДНК мутантными формами 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазы человека hOgg1 S326C и S326E в режиме реального времени».(2016-2017 гг.)
  • № 16-04-00037 «Функциональные свойства ферментов системы эксцизионной репарации оснований ДНК, содержащих природные и искусственные мутации» (2016-2018 гг.)

Гранты Российского научного фонда

  • № 16-14-10038 «Динамика конформационных превращений фермент-субстратных комплексов в процессах деметилирования ДНК» (2016 – 2018 гг.)

Соглашения


Публикации 2015 - 2017 года


  1. Яковлев Д.А., Кузнецова А.А., Федорова О.С., Кузнецов Н.А. Поиск поврежденных участков ДНК метил-СpG-связывающим ферментом MBD4. Acta Naturae. 2017. Т. 9. № 1 (32). С. 95-105.
  2. Vasilyeva S.V., Kuznetsov N.A., Kuznetsova A.S., Khalyavina J.G., Tropina D.A., Lavrikova T.I., Kargina O.I., Gornostaev L.M. DNA fluorescent labeling with naphtho[1,2,3-cd]indol-6(2H)-one for investigation of protein-DNA interactions. Bioorg. Chem. 2017. V. 72. P. 268-272.
  3. Popov A.V., Endutkin A.V., Vorobjev Y.N., Zharkov D.O. Molecular dynamics simulation of the opposite-base preference and interactions in the active site of formamidopyrimidine-DNA glycosylase. BMC Structural Biology. 2017. V. 5. N 7. P. 1-19.
  4. Kladova O.A., Kuznetsova A.A., Fedorova O.S., Kuznetsov N.A. Mutational and Kinetic Analysis of Lesion Recognition by Escherichia coli Endonuclease VIII. Genes. 2017. V. 8. N 5. P. 1-13.
  5. Kovalenko E.A., Pashkina E.A., Kanazhevskaya L.Y., Masliy A.N., Kozlov V.A.Chemical and biological properties of a supramolecular complex of tuftsin and cucurbit[7]uril. Int. Immunopharm. 2017. V. 47. P. 199-205.
  6. Kuznetsov N.A., Kiryutin A.S., Kuznetsova A.A., Panov M.S., Barsukova M.O., Yurkovskaya A.V., Fedorova O.S. The formation of catalytically competent enzyme-substrate complex is not a bottleneck in lesion excision by human alkyladenine DNA glycosylase alkyladenine DNA glycosylase. J. Biomol. Struct. Dyn. 2017. V. 35. N 5. P. 950-967.
  7. Kuznetsov N.A., Lebedeva N.A., Kuznetsova A.A., Rechkunova N.I., Dyrkheeva N.S., Kupryushkin M.S., Stetsenko D.A., Pyshnyi D.V., Fedorova O.S., Lavrik O.I. Pre-steady state kinetics of DNA binding and abasic site hydrolysis by tyrosyl-DNA phosphodiesterase 1. J. Biomol. Struct. Dyn. 2017. V. 11. P. 2314-2327 .
  8. Vorobjev Y.N., Scheraga H.A. Vila J.A. Coupled molecular dynamics and continuum electrostatic method to compute the ionization pKa’s of proteins as a function of pH. Test on a large set of proteins J. Biomol. Struct. Dyn. 2017. V. 29. P. 1-52.
  9. Тюгашев Т.Е., Кузнецова А.А., Кузнецов Н.А., Федорова О.С. Особенности взаимодействия аденин-ДНК-гликозилазы MutY из E. coli С ДНК-субстратами. Биоорганическая химия. 2017. Т. 43. № 1. С. 18–28.
  10. Лукина М.В., Кузнецова А.А., Кузнецов Н.А., Федорова О.С. Кинетический анализ узнавания поврежденных нуклеотидов мутантными формами 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазы hOGG1. Биоорганическая химия. 2017. Т. 43. № 1. С. 4–17.
  11. Opisthorchis felineus infection and cholangiocarcinoma in the Russian Federation: A review of medical statistics.Fedorova O.S., Kovshirina Y.V., Kovshirina A.E., Fedotova M.M., Deev I.A., Petrovskiy F.I., Filimonov A.V., Dmitrieva A.I., Kudyakov L.A., Saltykova I.V., Odermatt P., Ogorodova L.M. Parasitology International 2016 принята к печати.
  12. Coupled molecular dynamics and continuum electrostatic method to compute the ionization pKa’s of proteins as a function of pH. Test on a large set of proteins. Vorobjev Y.N., Scheraga H.A. Vila J.A. J. Biomol. Struct. Dyn. 2017. V. 29. P. 1-52.
  13. The formation of catalytically competent enzyme-substrate complex is not a bottleneck in lesion excision by human alkyladenine DNA glycosylase alkyladenine DNA glycosylase. Kuznetsov N.A., Kiryutin A.S., Kuznetsova A.A., Panov M.S., Barsukova M.O., Yurkovskaya A.V., Fedorova O.S. J. Biomol. Struct. Dyn. 2016 P. 1-18 принята к печати.
  14. Термодинамика конформационных переходов АП-эндонуклеазы человека APE1 при взаимодействии с ДНК. Мирошникова А.Д., Кузнецова А.А., Кузнецов Н.А., Федорова О.С. Acta Naturae 2016 Т. 8 № 1 (28) С. 105-112.
  15. Термодинамический анализ быстропротекающих стадий специфического узнавания повреждений ферментами репарации ДНК. Кузнецов Н.А., Федорова О.С. Биохимия 2016 Т. 81 № 10 С. 1410 – 1426.
  16. A real-time study of the interaction of ТВР with a TATA box-containing duplex identical to an ancestral or minor allele of human gene LEP or TPI. Arkova O.V., Кузнецов Н.А., Федорова О.С., Savinkova L.K. J. Biomol. Struct. Dyn. 2016 принята к печати.
  17. Effects of mono- and divalent metal ions on DNA binding and catalysis of human apurinic/apyrimidinic endonuclease 1. Miroshnikova A.D., Kuznetsova A.A., Vorobjev Y.N., Kuznetsov N.A., Fedorova O.S. Mol. BioSyst. 2016 V. 12 N 5 P. 1527-1539.
  18. New Oligonucleotide Derivatives as Unreactive Substrate Analogues and Potential Inhibitors of Human Apurinic/Apyrimidinic Endonuclease APE1. Kuznetsov N.A., Kupryushkin M.S., Abramova T.V., Kuznetsova A.A., Miroshnikova A.D., Stetsenko D.A., Pyshnyi D.V., Fedorova O.S. Mol. BioSyst. 2016 V. 12 N 1 P. 67-75.
  19. A kinetic mechanism of repair of DNA containing α-anomeric deoxyadenosine by human apurinic/apyrimidinic endonuclease 1. Timofeyeva N.A., Fedorova O.S. Mol. BioSyst. 2016 V. 12 N 11 P. 3435-3446.
  20. Pre-steady state kinetics of DNA binding and abasic site hydrolysis by tyrosyl-DNA phosphodiesterase 1. Kuznetsov N.A., Lebedeva N.A., Kuznetsova A.A., Rechkunova N.I., Dyrkheeva N.S., Kupryushkin M.S., Stetsenko D.A., Pyshnyi D.V., Fedorova O.S., Lavrik O.I. J. Biomol. Struct. Dyn. 2016 принята к печати.
  21. The role of His-83 of yeast apurinic/apyrimidinic endonuclease Apn1 in catalytic incision of abasic sites in DNA. Dyakonova E.S., Koval V.V., Lomzov A.A., Ishchenko A.A., Fedorova O.S. Biochim. Biophys. Acta - General Subjects 2015 V. 1850 N6 P. 1295-1309.
  22. Design of protein homocystamides with enhanced tumor uptake properties for 19F magnetic resonance imaging. Chubarov A.S., Zakharova O.D., Koval O.A., Romaschenko A.V., Akulov A.E., Zavjalov E. L., Razumov I.A., Koptyug I.V., Knorre D.G., Godovikova T.S. Bioorg. Med. Chem. 2015 V. 23 N 21 P. 6943-6954.
  23. The mechanism of the specific protein-DNA interactions during DNA lesion search and damaged base recognition by Endonuclease VIII. Kuznetsov N.A., Kladova O.A., Kuznetsova A.A., Fedorova O.S. J. Biomol. Struct. Dyn. 2015 V. 33 S. 1 P. 69.
  24. MDTRA: unified approach to molecular dynamics data preparation and analysis. Popov A.V., Vorobjev Y.N., Zharkov D.O. J. Biomol. Struct. Dyn. 2015 V. 33 S. 1 P. 37-38.
  25. Pre-Steady-State Kinetic and Structural Analysis of Interaction of Methionine {gamma}-Lyase from Citrobacter freundii with Inhibitors. Kuznetsov N.A., Faleev N.G., Kuznetsova A.A., Morozova E.A., Revtovich S.V., Anufrieva N.V., Nikulin A.D., Fedorova O.S., Demidkina T.V. J. Biol. Chem. 2015 V. 290 N1 P. 671-681.
  26. Conformational dynamics of DNA repair by Escherichia coli endonuclease III. Kuznetsov N.A., Kladova O.A., Kuznetsova A.A., Ishchenko A.A., Saparbaev M.K., Zharkov D.O., Fedorova O.S.J. Biol. Chem. 2015 V. 290 N 23 P. 14338-14349.
  27. Active destabilization of base pairs by a DNA glycosylase wedge initiates damage recognition. Kuznetsov N.A., C. Bergonzo, A.J. Campbell, H. Li, Mechetin G.V., C. de los Santos, A.P. Grollman, Fedorova O.S., Zharkov D.O., C. Simmerling. Nucleic Acids Res.2015 V. 43 N1 P. 272-281.
  28. Energetics of damaged bases recognition by DNA glycosylases. Fedorova O.S., Kuznetsov N.A. J. Biomol. Struct. Dyn.2015 V. 33 S. 1 P. 74-75.
  29. Evaluation of Gibbs Free Energy Changes and Melting Temperatures of DNA/DNA Duplexes Using Hybridization Enthalpy Calculated by Molecular Dynamics Simulation. Lomzov A.A., Vorobjev Y.N., Pyshnyi D.V. J. Phys. Chem. B. 2015 V. 119 N 49 P. 15221–15234.
  30. Применение пирролоцитозина для исследования кинетического механизма апуриновой/апиримидиновой эндонуклеазы человека АРЕ1. Канажевская Л.Ю., Федорова О.С.Вестник НГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. 2015 №4 C. 5-12.

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 2017. ИХБФМ СО РАН

Яндекс.Метрика