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
Бабайлова Елена Сергеевна н.с. к.х.н. 363-51-39 H-3598-2013
Булыгин Константин Николаевич с.н.с. к.х.н. 363-51-39 H-3603-2013
Гопаненко Александр Витальевич м.н.с. 363-51-39 O-2403-2017
Грайфер Дмитрий Маратович в.н.с. д.х.н. 363-51-40 G-8448-2013
Карпова Галина Георгиевна зав. лабораторией д.х.н. 363-51-40 G-7209-2013
Колобова Алёна Васильевнам.н.с. 363-51-23
Косинова Ольга Александровна н.с. к.х.н. 363-51-39 G-8454-2013
Малыгин Алексей Аркадьевич в.н.с. д.х.н. 363-51-39 G-6924-2013
Очкасова (Грошева) Анастасия Сергеевна м.н.с. 363-51-39
Пушик Наталья Николаевна ст.лаборант 363-51-23

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 научного фонда

  • № 19-14-00072 «Исследование роли рибосомных белков, ассоциированных с заболеваниями человека, в регуляции экспрессии генов на уровне трансляции» 2019-2021 гг.

Гранты Российского фонда фундаментальных исследований

  • № 18-04-00074-а «Роль белков YB-1 и NSUN2 в сортировке клеточных мРНК в экзосомы». (2018-2020 гг.)
  • № 19-04-00098 А «Функциональная роль рибосомного белка uS3 в контроле качества нуклеиновых кислот» (2019 -2021 гг.)
  • № 20-04-00400 А «Трансляционная роль белков – компонентов функциональных центров рибосом млекопитающих на уровне отдельных структурных мотивов, участвующих в формировании этих центров» (2020-2022 гг.)

Публикации 2018 - 2020 года


  1. Knockdown of the Ribosomal Protein eL29 in Mammalian Cells Leads to Significant Changes in Gene Expression at the Transcription Level. Gopanenko A.V., Kolobova A.V., Meschaninova M.I., Venyaminova A.G., Tupikin A.E., Kabilov M.R., Malygin A.A., Karpova G.G. Cells 2020 V. 9 N 5
  2. Замена гидроксилированного остатка HIS39 в рибосомном белке UL15 на остаток ALA или THR нарушает трансляционную активность рибосом человека. Яньшина Д.Д., Гопаненко А.В., Карпова Г.Г., Малыгин А.А. Молекулярная биология 2020 Т. 54 № 3 С. 512-521
  3. The functional role of the C-terminal tail of the human ribosomal protein uS19. Bulygin K.N., Malygin A.A., Gopanenko A.V., Graifer D.M., Karpova G.G. Biochim. Biophys. Acta - Gene Regulatory Mechanisms 2020 V. 1863 N 3 P. 194490
  4. Degenerate consensus sequences in the 3'-untranslated regions of cellular mRNAs as specific motifs potentially involved in the YB-1-mediated packaging of these mRNAs. Gopanenko A.V., Malygin A.A., Kossinova O.A., Tupikin A.E., Kabilov M.R., Karpova G.G. Biochimie 2020 V. 170 P. 152-162
  5. mRNA regions where 80S ribosomes pause during translation elongation in vivo interact with protein uS19, a component of the decoding site. Babaylova E.S., Gopanenko A.V., Bulygin K.N., Tupikin A.E., Kabilov M.R., Malygin A.A., Karpova G.G. Nucleic Acids Res.2020 V. 48 N 2 P. 912-923
  6. The human ribosome can interact with the abasic site in mRNA via a specific peptide of the uS3 protein located near the mRNA entry channel. Оchkasova A., Meshchaninova M.I., Venyaminova A.G., Ivanov A.V., Graifer D.M., Karpova G.G. Biochimie 2019 V. 158 P. 117-125
  7. Ribosomal protein eL42 contributes to the catalytic activity of the yeast ribosome at the elongation step of translation. Hountondji C., Crechet B., Tanaka M., Suzuki M., Nakayama J-ichi, Aguida B, Bulygin K.N., Cognet J., Karpova G.G., Baouz S. Biochimie 2019 V. 158 P. 20-33
  8. Hydroxylation of protein constituents of the human translation system: structural aspects and functional assignments. Graifer D.M., Malygin A.A., Karpova G.G. Future Med. Chem. 2019 принята к печати.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.

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 2020. ИХБФМ СО РАН

Яндекс.Метрика