Лаборатория структуры и функции рибосом [Институт химической биологии и фундаментальной медицины]
ИХБФМ СО РАН » ru » Структура института » Лаборатории » Лаборатория структуры и функции рибосом
Лаборатория структуры и функции рибосом

Лаборатория структуры и функции рибосом

Заведующая лабораторией



Карпова Галина Георгиевна

профессор, доктор химических наук,
Лауреат Государственной премии России в области науки и техники, Лауреат Премии МАИК за лучшую публикацию (2003, 2009 и 2010 гг.)
Член совета ВАК при Минобрнауки России по биологическим наукам
Член совета по грантам Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых и по государственной поддержке ведущих научных школ РФ, г.н.с.
телефон: (383) 363-51-40



Сотрудники

ФИО Должность Звание Телефон E-mail Researcher ID
1. Бабайлова Елена Сергеевна н.с. к.х.н. 363-51-39 H-3598-2013
2. Булыгин Константин Николаевич с.н.с. к.х.н. 363-51-39 H-3603-2013
3.Гопаненко Александр Витальевич м.н.с. 363-51-39
4. Грайфер Дмитрий Маратович в.н.с. д.х.н. 363-51-39 G-8448-2013
5.Очкасова (Грошева) Анастасия Сергеевна ст.лаборант 363-51-39
6. Иванов Антон Валерьевич н.с. к.х.н. 363-51-39 G-6960-2013
7. Карпова Галина Георгиевна зав. лабораторией д.х.н. 363-51-40 G-7209-2013
8. Косинова Ольга Александровна н.с. к.х.н. 363-51-39 G-8454-2013
9. Малыгин Алексей Аркадьевич с.н.с. к.х.н. 363-51-39 G-6924-2013
10. Пушик Наталья Николаевна ст.лаборант 363-51-23
11. Яньшина Дарья Дмитриевна н.с. к.б.н. 363-51-39 G-8833-2013

Основные направления исследований


  • Изучение структурно-функциональной организации трансляционных комплексов рибосом человека.
  • Исследование структурных основ молекулярных процессов, ответственных за неканоническую трансляцию вирусных и некоторых клеточных мРНК.
  • Изучение молекулярных механизмов, контролирующих экспрессию генов рибосомных белков человека на уровне сплайсинга.
  • Поиск белков, обеспечивающих доставку РНК в экзосомы, и изучение структурных аспектов этого процесса.

Важнейшие научные результаты


  • Создана уникальная база для выделения функционально активных рибосом из плаценты человека и получения рекомбинантных рибосомных белков человека, что в сочетании с применением метода аффинной модификации позволило лаборатории быть на протяжении более чем 20 лет мировым лидером в области систематического исследования структурно-функциональной организации белоксинтезирующего аппарата человека.
  • С помощью метода аффинной модификации выявлены характерные для рибосом высших организмов черты их важнейших функциональных центров – мРНК-связывающего и пептидилтрансферазного, проявляющиеся в ключевой роли эукариот-специфичных пептидов в формировании этих центров [Khairulina Yu.S. et al., Biochimie. 2010. 92, 820; Sharifulin D. et al., Nucleic Acids Res. 2012. 40, 3056; Hountondji C., Bulygin K. et al., Chembiochem. 2012. 13, 1791]. Открыта новая особенность процесса трансляции мРНК у эукариот, принципиально отличающая его от аналогичного процесса в бактериях. Обнаружено, что эукариотические рибосомы требуют участия 2’-ОН-группы рибозы мРНК для аккомодации кодон-антикодонового дуплекса в пептидильном участке, что, по-видимому, имеет кардинальное значение для селекции стартового кодона при инициации трансляции. [Graifer D. et al., FEBS Lett. 2012. 586, 3731].
  • Исследована структурно-функциональная организация 48S предынициаторного комплекса млекопитающих с использованием метода белок-белковых сшивок и последующей идентификации сшитых продуктов с помощью иммуноблотинга и масс-спектрометрии. Показано, что рибосомный белок S5 взаимодействует с альфа-субъединицей фактора инициации eIF2 и установлено, что это взаимодействие сопровождается крупными конформационными перестройками в eIF2, необходимыми для селекции правильного старт-кодона [Sharifulin et al., Chembiochem. 2013. 14, 2136].
  • С помощью уникального набора производных IRES-элемента РНК вируса гепатита С (HCV), несущих фотоактивируемую группу в заданном положении, идентифицированы рибосомные белки, соседствующие в малой субчастице рибосомы с определенными участками HCV IRES [Laletina E. et al., Nucleic Acids Res. 2006. 34, 2027; Babaylova E.S. et al., Nucleic Acids Res. 2009. 37, 1141]. Разработан метод флуоресцентного мечения белков в составе рибосомы и с использованием этого метода выявлены белки, чьи остатки лизинов вовлечены в связывание HCV IRES [Малыгин и соавт., Биохимия. 2013. 78, 73]. Установлен молекулярный механизм, посредством которого HCV подчиняет трансляционный аппарат клетки для синтеза вирусного полипептида. Впервые продемонстрированы структурные перестройки в малых cубчастицах рибосом человека, индуцируемые HCV IRES, благодаря которым субчастицы становятся способными обеспечивать начальные стадии инициации трансляции вирусной РНК [Malygin A. et al., Nucleic Acids Res. 2013. 41, 8706] (Выполнено совместно с группой проф. И.Н. Шатского, НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ им. М.В. Ломоносова).
  • Выяснены ключевые аспекты терминации белкового синтеза на рибосомах человека, связанные с узнаванием пуринов в стоп-кодонах мРНК фактором терминации трансляции eRF1, и показано, что остатки аденина и гуанина в стоп-сигналах распознаются разными конформациями N-домена eRF1, обеспечивающими способность фактора узнавать все три стоп-кодона. Установлено, что главную роль в этом распознавании играет консервативный дипептид 31-GT-32. [Bulygin K.N. et al., RNA. 2010. 16, 1902; Bulygin K.N. et al., Nucleic Acids Res. 2011. 39, 7134]. (Работа выполнена в сотрудничестве с лабораторией д.б.н. Л.Ю. Фроловой, ИМБ им. В.А. Энгельгардта РАН).
  • С использованием рекомбинантных рибосомных белков человека впервые показано, что регуляция сплайсинга пре-мРНК белков S13, S16 и S26 происходит по принципу «обратной связи»: избыток свободного рибосомного белка приводит к подавлению вырезания первого интрона из пре-мРНК, кодирующей соответствующий белок. Для рибосомного белка S13 данный механизм подтвержден в экспериментах in vivo. [Malygin A.A. et al., Nucl. Acids Res. 2007. 35, 6414].

Текущие гранты


Базовые проекты

  • Проект КП ФНИ СО РАН II.1 (ГЗ № 0309-2018-0010) Блок: «Получение производных биополимеров, несущих одну или две спиновые метки в заданных положениях, и использование этих производных в качестве лигандов рибосом человека для последующего измерения внутримолекулярных и межмо-лекулярных расстояний между определенными участками лигандов в составе рибо-сомных комплексов, моделирующих различные этапы реализации генетической информации». Проект: «Изучение комплексов рибосом человека, моделирующих рибонуклеопротеиды, формирующиеся при биогенезе рибосом и трансляции, методами ЭПР-спектроскопии.» (2018-2020 гг.)
  • ПФНИ ГАН (2013-2020), VI.57.1.2, 0309-2016-0001 «Механизмы функционирования систем репарации, транскрипции и трансляции. Патологические процессы, связанные с этими системами». (2017-2020 гг.)

Гранты Российского фонда фундаментальных исследований

  • № 16-04-00241 «Неканонические функции малых субчастиц рибосом млекопитающих, связанные с контролем качества ДНК и мРНК (2016-2018 гг.)
  • № 17-04-00609 «Функциональная роль специфических структурных мотивов рибосомных белков в процессе трансляции у млекопитающих» (2017-2019 гг.)
  • № 17-04-00528 «Функциональные свойства рибосомных белков человека и роль посттрансляционных модификаций в клеточном транспорте этих белков и регуляции экспрессии генов» (2017-2019 гг.)
  • № 18-34-00096 мол_а «Выявление новых неканонических РНК-партнеров рибосомных белков eL29 и eL38 человека с помощью методов, основанных на высокопроизводительном секвенировании ДНК». (2018-2019 гг.)
  • № 18-04-00074-а «Роль белков YB-1 и NSUN2 в сортировке клеточных мРНК в экзосомы». (2018-2020 гг.)

Публикации 2016 - 2018 года


  1. Arrangements of nucleotides flanking the start codon in the IRES of the hepatitis C virus in the IRES binary complex with the human 40S ribosomal subunit. Babaylova E.S., Graifer D.M., Malygin A.A., Karpova G.G. Biochimie 2018 V. 148 P. 72-79.
  2. The eS26 protein is involved in the formation of a nucleophosmin binding site on the human 40S ribosomal subunit. Ivanov A.V., Gopanenko A.V., Malygin A.A., Karpova G.G. Biochim. Biophys. Acta - Proteins and Proteomics. 2018 V. 1866 N (5-6) P. 642-650.
  3. Structural features of the interaction of the 3'-untranslated region of mRNA containing exosomal RNA-specific motifs with YB-1, a potential mediator of mRNA sorting. Yanshina D.D., Kossinova O.A., Gopanenko A.V., Krasheninina O.A., Malygin A.A., Venyaminova A.G., Karpova G.G. Biochimie 2018 V. 144 P. 134-143.
  4. Specific сhemical approaches for studying mammalian ribosomes complexed with ligands involved in selenoprotein synthesis. Косинова О.А., Малыгин А.А.,Krol A., Карпова Г.Г. Methods in Molecular Biology. 2018 V. 1661 P. 73-92.
  5. Bulygin K.N., Graifer D.M., Hountondji С., Frolova L.Y., Karpova G.G. Exploring contacts of eRF1 with the 3'-terminus of the P site tRNA and mRNA stop signal in the human ribosome at various translation termination steps. Biochim. Biophys. Acta - Gene Regulatory Mechanisms. 2017. V. 1860. N 7. P. 782-793.
  6. Grosheva A.S., Zharkov D.O., Stahl J., Gopanenko A.V., Tupikin A.E., Kabilov M.R., Graifer D.M., Karpova G.G. Recognition but no repair of abasic site in single-stranded DNA by human ribosomal S3 protein residing within intact 40S subunit. Nucleic Acids Res.. 2017. V. 45. N 7. P. 3833–3843.
  7. Kossinova O.A., Gopanenko A.V., Tamkovich S.N., Krasheninina O.A., Tupikin A.E., Kisseleva E., Yanshina D.D., Malygin A.A., Venyaminova A.G., Kabilov M.R., Karpova G.G. Cytosolic YB-1 and NSUN2 are the only proteins recognizing specific motifs present in mRNAs enriched in exosomes. Biochim. Biophys. Acta - Proteins and Proteomics. 2017. V. 1865. N 6. P. 664-673.
  8. Recognition but no repair of abasic site in single-stranded DNA by human ribosomal S3 protein residing within intact 40S subunit. Grosheva A.S., Zharkov D.O., Stahl J., Graifer D.M., Karpova G.G. Nucleic Acids Res.2016.
  9. Complementary-addressed site-directed spin labeling of long natural RNAs. Babaylova E.S., Malygin A.A., Lomzov A.A., Pyshnyi D.V., Yulikov M., Jeschke G., Krumkacheva O.A., Fedin M.V., Karpova G.G., Bagryanskaya E.G. Nucleic Acids Res. 2016 v. 44 n 16 p. 7935-7943.
  10. Chemical footprinting reveals conformational changes of 18S and 28S rRNAs at different steps of translation termination on the human ribosome. Bulygin K.N., Bartuli Y.S., Malygin A.A., Graifer D.M., Frolova L.Yu., Karpova G.G. RNA 2016 V. 22 N 2 P. 278-289.
  11. Exploring accessibility of structural elements of the mammalian 40S ribosomal mRNA entry channel at various steps of translation initiation. Sharifulin D.E., Bartuli Y.S., Meshchaninova M.I., Venyaminova A.G., Graifer D.M., Karpova G.G. Biochim. Biophys. Acta - Proteins and Proteomics. 2016 V. 1864 N 10 P. 1328 - 1338.

Оборудование


  • препаративная центрифуга Beckman J2-21 (США);
  • вакуумный концентратор с центрифугой UNIVAPO;
  • высокоэффективный жидкостной хроматограф Милихром А4 (ЭкоНова, Россия);
  • источники питания и приборы для гель-электрофореза нуклеиновых кислот и белков;
  • УФ-лампа Spotcure (UVP, Великобритания) со световодами для облучения реакционных смесей в стандартных пластиковых пробирках 0.5-2.0 мл;
  • ПЦР-амплификатор MJ MINI (Bio Rad, США).




© Copyright 2018. ИХБФМ СО РАН

Яндекс.Метрика