Стрессовые белки и белки бактериального цитоскелета микоплазм – возбудителей заболеваний сельскохозяйственных растений и животных как факторы вирулентности и персистенции бактерий и потенциальные мишени для контроля микоплазменных инфекций

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-74-20065

НазваниеСтрессовые белки и белки бактериального цитоскелета микоплазм – возбудителей заболеваний сельскохозяйственных растений и животных как факторы вирулентности и персистенции бактерий и потенциальные мишени для контроля микоплазменных инфекций

Руководитель Вишняков Иннокентий Евгеньевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии Российской академии наук , г Санкт-Петербург

Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-202 - Протеомика; структура и функции белков

Ключевые слова микоплазмы, микоплазмозы, фитопатогены, патогены животных, персистенция, цитоскелет, цитокинез, стрессовые белки, структура и функции белков, протеомика, микроскопия сверхвысокого разрешения, электронная микроскопия, факторы вирулентности, контроль инфекций

Код ГРНТИ34.15.17

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
К настоящему времени описано уже более 700 заболеваний, возбудителями которых являются представители класса Mollicutes. Однако до сих пор диагностика и терапия этих инфекций представляют серьезную проблему. При этом заболевания животных и растений, вызываемые микоплазмами, наносят существенный экономический ущерб сельскому хозяйству во всём мире. В мировой науке активно ведется поиск новых потенциальных мишеней для контроля микоплазменных инфекций и разработки высокоэффективных вакцин против возбудителей микоплазмозов. Одними из потенциальных мишеней для разработки антибактериальных препаратов являются белки ответа на стресс, белки клеточного деления и движения. В рамках данного проекта предполагается охарактеризовать функциональную роль и молекулярные механизмы функционирования белков деления, движения и адаптации к стрессу у фитопатогена Acholeplasma laidlawii и патогена домашней птицы Mycoplasma gallisepticum. Ключевым белком деления бактериальной клетки считают FtsZ, способный в изученных модельных организмах полимеризоваться и формировать на начальной стадии цитокинеза так называемое кольцо сжатия посередине клетки. FtsZ, как считают, управляет процессом цитокинеза, привлекая в аппарат деления (дивисому) различные компоненты и осуществляя их пространственно-временную регуляцию. Функционирование белков FtsZ в клетках микоплазм изучено пока крайне слабо, однако несомненно представляет интерес как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Механизмы, отвечающие за движение микоплазменной клетки и прикрепление к поверхности клеток организма-хозяина у разных микоплазм кардинально отличаются. Известно, что по меньшей мере 4 белка отвечают за адгезию и подвижность клеток патогена M. gallisepticum, среди которых главным представляется белок GapA. Однако функциональная роль белка GapA в этих процессах до сих пор не установлена. Недавно нами был охарактеризован малый белок теплового шока IbpA (Hsp20) фитопатогена A. laidlawii. При тепловом шоке IbpA продуцируется клетками микоплазмы обильнее других стрессовых белков. Кроме того, IbpA встречается в минителах и внеклеточных везикулах A. laidlawii, что указывает на его роль как протективного агента и потенциального фактора вирулентности. В литературе известны случаи прямого взаимодействия тубулина и малых белков теплового шока эукариот. Возможно, в прокариотической клетке тубулин-подобные белки FtsZ также способны взаимодействовать с малыми белками теплового шока. Кроме того, полученные нами предварительные данные по ко-иммунопреципитации (со сшиванием in vivo) различных белков A. laidlawii с собственным FtsZ микоплазмы указывают на возможное взаимодействие белка деления FtsZ и белка GapA, гомологичного GapA M. gallisepticum. Для того, чтобы детально изучить свойства и функции белков FtsZ, GapA и IbpA и установить их возможное взаимодействие друг с другом, необходимо исследовать физико-химические свойства указанных белков, определить для каждого из них спектр белков-партнёров в клетках соответствующих микоплазм при различных условиях культивирования, для белков FtsZ - установить взаимодействие с потенциальными системами позиционирования кольца деления, для мБТШ - более подробно исследовать ассоциацию этого белка с компонентами клетки, в том числе с внеклеточными везикулами. Ожидаемые результаты будут абсолютно новыми для данной области знания и помогут определить уязвимые точки в ключевых процессах, отвечающих за жизнеспособность и стрессоустойчивость патогенных микоплазм, что, в свою очередь, может привести к разработке антибактериальных препаратов нового поколения, к которым микоплазмы окажутся не способны быстро выработать устойчивость. Эффективный контроль микоплазменных инфекций позволит избежать экономических потерь в птицеводстве и растениеводстве и будет способствовать созданию безопасных для человека и качественных продуктов питания.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Богачёв М.И., Волков В.Ю., Колаев Г., Чернова Л.С., Вишняков И.Е., Каюмов А.Р. Selection and quantification of objects in microscopic images: From multi-criteria to multi-threshold analysis BioNanoScience, V.9, №1, pp. 59-65 (год публикации - 2019)
10.1007/s12668-018-0588-2

2. Чернова Л.С., Каюмов А.Р., Вишняков И.Е. Структурно-функциональная характеристика малого белка теплового шока IbpA из Acholeplasma laidlawii Сборник тезисов III международной школы-конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Материалы и технологии XXI века», с.158 (год публикации - 2018)

3. Полиновская В.С., Ведяйкин А.Д., Дробышева А.В., Иванов В.А., Вишняков И.Е. Поиск белков-партнеров белка деления FtsZ в клетках Mycoplasma gallisepticum и Acholeplasma laidlawii Сборник тезисов VI Молодежной конференции по молекулярной и клеточной биологии Института цитологии РАН, с.87-88 (год публикации - 2018)

4. Ведяйкин А.Д., Дробышева А.В., Вишняков И.Е., Ходорковский М.А. Локализационная микроскопия структур, формируемых белком FtsZ в живых клетках Mycoplasma gallisepticum Тезисы конференции ФизикА.СПб/2018, http://physica.spb.ru/data/uploads/physica2018theses.html#Biofizika (сборник доступен только в электронном формате, без нумерации страниц) (год публикации - 2018)

5. Ведяйкин А.Д., Вишняков И.Е., Пономарёва Е.В., Фисунов Г.Ю. Анализ экспрессии генов в одиночных клетках Mycoplasma gallisepticum при помощи флуоресцентной микроскопии В поисках моделей персонализированной медицины. Сборник научных трудов V Международной конференции «ПОСТГЕНОМ’2018». 29 октября – 2 ноября 2018, – Казань: Издательство Казан. ун-та., с.48 (год публикации - 2018)

6. Шабалина А.В., Ведяйкин А.Д., Ходорковский М.А., Вишняков И.Е. Эндогенное флуоресцентное мечение белков микоплазм при помощи транспозонного мутагенеза Неделя науки СПбПУ: материалы научной конференции с международным участием, 19-24 ноября 2018 г. Институт биомедицинских систем и технологий. - СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2018., с.216-218 (год публикации - 2018)

7. Егорова Я.В., Ведяйкин А.Д., Ходорковский М.А., Вишняков И.Е. Исследование полимеризации и ГТФазной активности белка FtsZ Неделя науки СПбПУ: материалы научной конференции с международным участием, 19-24 ноября 2018 г. Институт биомедицинских систем и технологий. - СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2018., с.47-50 (год публикации - 2018)

8. Ведяйкин А.Д., Ходорковский М.А., Вишняков И.Е. Методы микроскопии сверхвысокого разрешения и их использование для визуализации различных структур в клетке Цитология, Т.61, №5. (год публикации - 2019)
10.1134/S0041377119050067

9. Ведяйкин А., Пономарёва Е., Егорова Я., Шабалина А., Вишняков И. Does FtsZ protein participate in division process in Mollicutes? EMBO Workshop "Bacterial cell division: Closing the gap" (год публикации - 2019)

10. Ведяйкин А.Д., Дробышева А.В., Полиновская В.С., Ходорковский М.А., Вишняков И.Е. Single-molecule localization microscopy of structures formed by FtsZ protein in living Mycoplasma gallisepticum cells Journal of Physics: Conference Series, V.1135 (2018), 012012 (год публикации - 2018)
10.1088/1742-6596/1135/1/012012

11. Ведяйкин А.Д., Пономарёва Е.В., Ходорковский М.А., Борхсениус С.Н., Вишняков И.Е. Механизмы деления бактериальной клетки Микробиология, Том 88, № 3, с. 253–271 (год публикации - 2019)
10.1134/S0026365619030157

12. Егорова Я.В., Ведяйкин А.Д., Ходорковский М.А., Вишняков И.Е. Исследование биохимических свойств белка FtsZ микоплазм Материалы XX Зимней молодежной школы ПИЯФ по биофизике и молекулярной биологии, НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ, 2019, с.119-120 (год публикации - 2019)

13. Шабалина А.В., Ведяйкин А.Д., Ходорковский М.А., Вишняков И.Е. Применение транспозонного мутагенеза для флуоресцентного мечения белков Mycoplasma gallisepticum Материалы XX Зимней молодежной школы ПИЯФ по биофизике и молекулярной биологии, НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ, 2019, с.233-234 (год публикации - 2019)

14. Чернова Л.С. Нехарактерные свойства малого белка теплового шока IbpA микоплазмы Acholeplasma laidlawii Материалы XXVI международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов", М: МАКС Пресс, 2019, с.1 (год публикации - 2019)

15. Чернова Л.С. Нетривиальное поведение малого белка теплового шока IbpA Acholeplasma laidlawii Материалы 57-й Международной научной студенческой конференции МНСК-2019, Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2019, с.101 (год публикации - 2019)

16. Чернова Л.С., Вишняков И.Е., Каюмов А.Р. The contribution of N- and C-terminal regions to chaperon function and oligomerization of small heat shock protein IbpA from Acholeplasma laidlawii FEBS OPEN BIO (год публикации - 2019)

17. Чернова Л.С., Каюмов А.Р., Вишняков И.Е. Nontrivial properties of small heat shock protein IbpA from Acholeplasma laidlawii Human gene therapy, V.30, No.11, A210, P668. (год публикации - 2019)
10.1089/hum.2019.29095.abstracts

18. Чернова Л.С., Каюмов А.Р., Вишняков И.Е. Конкуренция между N- и C- терминальными доменами регулирует процесс олигомеризации и шаперонной активности малого белка теплового шока IBPA из Acholeplasma laidlawii 2-й российский микробиологический конгресс, 23-27 сентября 2019, Саранск. Материалы конгресса, с.65-66 (год публикации - 2019)

19. Пономарева Е.В., Ведяйкин А.Д., Вишняков И.Е., Ходорковский М.А. Белок-белковые взаимодействия с участием FtsZ в клетках микоплазм Молекулярная генетика, микробиология и вирусология, Т. 37, спецвыпуск, с. 44 (год публикации - 2019)
10.17116/molgen2019s-tez

20. Румянцева Н.А., Ведяйкин А.Д., Ходорковский М.А., Вишняков И.Е., Фисунов Г.Ю. Analysis of stochasticity of gene expression in single cells of Mycoplasma gallisepticum Journal of Physics: Conference Series, V. 1400, No. 3, p. 033020 (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1400/3/033020

21. Румянцева Н.А., Ведяйкин А.Д., Вишняков И.Е., Фисунов Г.Ю. Анализ стохастичности экспрессии генов в одиночных клетках Mycoplasma gallisepticum Тезисы докладов международной конференции ФизикА.СПб, 22–24 октября 2019 года, с.79-80 (год публикации - 2019)

22. Ведяйкин А.Д., Шабалина А.В., Ходорковский М.А., Вишняков И.Е. Analysis of localization patterns of some proteins in living cells of Mycoplasma gallisepticum EMBO | EMBL Symposium: Seeing is Believing - Imaging the Molecular Processes of Life: Abstracts, p. 316 (год публикации - 2019)

23. Чернова Л.С., Богачёв М.И., Часов В.В., Вишняков И.Е., Каюмов А.Р. N- and C-terminal regions of the small heat shock protein IbpA from Acholeplasma laidlawii competitively govern its oligomerization pattern and chaperone-like activity RSC Advances, 10, 8364-8376 (год публикации - 2020)
10.1039/C9RA10172A

24. Борхсениус С.Н., Вишняков И.Е., Чернова О.А., Чернов В.М., Барлев Н.А. Effects of Mycoplasmas on the Host Cell Signaling Pathways Pathogens, 9(4), 308 (год публикации - 2020)
10.3390/pathogens9040308

25. Чернова Л.С., Фёдорова М.С., Вишняков И.Е., Каюмов А.Р. Overexpression of the recombinant IbpA protein from Acholeplasma laidlawii in Escherichia coli cells increases thermotolerance «Saint Petersburg OPEN 2020» Book of Abstracts, с.141-142 (год публикации - 2020)

26. Живайкина Д.А., Чернова Л.С., Вишняков И.Е., Каюмов А.Р. Влияние мутаций в С-концевом домене малого белка теплового шока IbpA Acholeplasma laidlawii на структуру и функцию белка Биосистемы: организация, поведение, управление. Тезисы докладов 73-й Всероссийской с международным участием школы-конференции молодых ученых (год публикации - 2020)

27. Колышкина С.В., Чернова Л.С., Каюмов А.Р., Вишняков И.Е. Белки-партнеры малого белка теплового шока IbpA в клетках Acholeplasma laidlawii в оптимальных и стрессовых условиях Биосистемы: организация, поведение, управление. Тезисы докладов 73-й Всероссийской с международным участием школы-конференции молодых ученых (год публикации - 2020)

28. Федорова М.С., Чернова Л.С., Каюмов А.Р., Вишняков И.Е. Взаимодействие белка деления FtsZ с малым белком теплового шока IbpA в клетках Acholeplasma laidlawii Биосистемы: организация, поведение, управление. Тезисы докладов 73-й Всероссийской с международным участием школы-конференции молодых ученых (год публикации - 2020)

29. Чернова Л.С., Вишняков И.Е., Каюмов А.Р. N- и C-концевые области малого белка теплового шока IbpA ИЗ Acholeplasma laidlawii конкурентно регулируют его олигомеризацию и шаперонную активность Биосистемы: организация, поведение, управление. Тезисы докладов 73-й Всероссийской с международным участием школы-конференции молодых ученых (год публикации - 2020)

30. Чернова Л., Байдамшина Д., Вишняков И., Каюмов А. Competition between the N-and C-terminal regions of the small heat shock IbpA protein from Acholeplasma laidlawii controls its oligomerization pattern and chaperone-like activity European Journal of Clinical Investigation (Special Issue) (год публикации - 2020)

31. Чернова Л., Байдамшина Д., Вишняков И., Каюмов А. Competition between the N‐and C‐terminal regions of the small heat shock IbpA protein from Acholeplasma laidlawii controls its oligomerization pattern and chaperone‐like activity European Journal of Clinical Investigations, 50(S1), 74 (год публикации - 2020)
10.1111/eci.13369

32. Румянцева Н.А., Ведяйкин А.Д., Вишняков И.Е., Ходорковский М.А. Visualization of the intracellular structures of bacteria using expansion microscopy Journal of Physics: Conference Series, 1697(2020): 012048 (год публикации - 2020)
10.1088/1742-6596/1697/1/012048

33. Чернова Л.С., Федорова М.С., Вишняков И.Е., Каюмов А.Р. Overexpression of the recombinant IbpA protein from Acholeplasma laidlawii in Escherichia coli cells increases thermotolerance Journal of Physics: Conference Series, 1695, 012049 (год публикации - 2020)
10.1088/1742-6596/1695/1/012049

34. Чернова Л.С., Каюмов А.Р., Вишняков И.Е. Взаимодействие малого белка теплового шока Ibpa из Acholeplasma laidlawii с белковыми субстратами при температурном стрессе Сборник тезисов 22-й Международной пущинской школы-конференции молодых учёных "Биология - наука 21 века", г. Пущино, Сборник тезисов 22-й Международной пущинской школы-конференции молодых учёных "Биология - наука 21 века", г. Пущино. с.162-163. (год публикации - 2018)

35. Чернова Л.С., Каюмов А.Р., Вишняков И.Е. Температурная зависимость субстратной специфичности малого белка теплового шока IbpA из Acholeplasma laidlawii Биосистемы: организация, поведение, управление.Тезисы докладов 71-й Всероссийской с международным участием школы-конференции молодых ученых (Н.Новгород, 17–20 апреля 2018 г.)., Биосистемы: организация, поведение, управление.Тезисы докладов 71-й Всероссийской с международным участием школы-конференции молодых ученых (Н.Новгород, 17–20 апреля 2018 г.). Н.Новгород, Университет Лобачевского. 2018. с.241. (год публикации - 2018)

36. Полиновская В.С., Ведяйкин А.Д., Вишняков И.Е., Иванов В.А., Ходорковский М.А. Super-resolution microscopy of Mollicutes cells Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2018)

37. Куприянова Т.А., Каюмов А.Р., Чернова Л.С., Вишняков И.Е. Выживаемость клеток E.coli при гиперпродукции малого белка теплового шока IbpA ИЗ A.laidlawii в условиях теплового стресса Биосистемы: организация, поведение, управление.Тезисы докладов 71-й Всероссийской с международным участием школы-конференции молодых ученых (Н.Новгород, 17–20 апреля 2018 г.)., Биосистемы: организация, поведение, управление.Тезисы докладов 71-й Всероссийской с международным участием школы-конференции молодых ученых (Н.Новгород, 17–20 апреля 2018 г.). Н.Новгород, Университет Лобачевского. 2018. с.124. (год публикации - 2018)

Публикации