Системaтический анализ трансляции коротких Открытых Рамок Считывания (кОРC) и исследование свойств их пептидных продуктов.

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 20-14-00121

НазваниеСистемaтический анализ трансляции коротких Открытых Рамок Считывания (кОРC) и исследование свойств их пептидных продуктов.

Руководитель Андреев Дмитрий Евгеньевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-207 - Системная биология; биоинформатика

Ключевые слова Короткие открытые рамки считывания (кОРС), верхние открытые рамки считывания (вОРС), 5’ нетранслируемая область (5’ НТО), лидерная последовательность мРНК, трансляция мРНК, рибосомное профилирование, рибос-сек, микробелки, пептидомика, протеогеномика

Код ГРНТИ34.15.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Несмотря на то, что секвенирование генома человека было завершено почти 20 лет назад, полный репертуар белков, кодируемых в геноме, остается невыясненным. Белковые молекулы играют ключевую функциональныю роль, обеспечивая структурную, ферментативную, двигательную функции, а также осуществляющие внутриклеточный транспорт, межклеточную коммуникацию и пр. Обнаружение участков генома, кодирующих гены крупных белков не составляет труда. Вероятность случайного эволюционного появления длинных открытых рамок считывания (ОРС) ничтожно мала. Кроме того, длинные последовательности предоставляют достаточно информации, чтобы с высокой вероятностью определять являются они белок-кодирующими или нет. Напротив, вероятность случайного появления коротких ОРС весьма высока и из-за их длины трудно достоверно оценить вероятность того, кодируют они белок или нет. До недавнего времени короткие рамки игнорировались при анализе геномных последовательностей. Однако появление метода рибосомного профилирования около десяти лет назад позволило детектировать трансляцию десятков тысяч коротких ОРС (кОРС) в клетках человека и других живых организмов. Более того, было показано, что некоторые из этих кОРС кодируют функциональные белковые молекулы. В настоящее время мы можем только догадываться о том, сколько биологически активных пептидов и микробелков кодируется в открывающейся «вселенной кОРС» и насколько важно их существование для функционирования клеток. Помимо кодирования функционально-значимых биологически активных белковых продуктов, кОРС, расположенные в последовательности мРНК перед ОРС основного продукта (upstream ORF - uORF), могут регулировать синтез последних. Кроме того, трансляция некоторых кОРС может быть функционально несущественной. Остается неизвестным, какое количество кОРС являются нефункциональными, сколько из них являются регуляторными и сколько из них кодируют биологически активные пептиды и микробелки. Этот проект направлен на классификацию и многостороннее изучение кОРС и их продуктов с использованием методов машинного обучения, общедоступных данных рибосомного профилирования и масс- спектрометрии, а также сравнительного анализа последовательностей. Результаты машинного обучения будут проверяться масс-спектрометрической идентификацией целевых продуктов кОРС в различных клеточных компартментах. Роль отдельных кОРС в определенных клеточных процессах будет определяться с помощью CRISPR-Cas9 скрининга.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Бенитез-Кантос М.С., Иорданова М.М., О'Коннор П.Б., Жданов А.В., Ковальчук С.И., Папковский Д.Б., Андреев Д.Е., Баранов П.В. Translation initiation downstream from annotated start codons in human mRNAs coevolves with the Kozak context Genome Research, 30(7): 974–984. (год публикации - 2020)
10.1101/gr.257352.119

Публикации

1. Кинири С.Д, Джажд К.Е, Мишель О.М, Баранов П.В. Trips-Viz: an environment for the analysis of public and user-generated ribosome profiling data Nucleic Acids Research, 49(W1): W662–W670 (год публикации - 2021)
10.1093/nar/gkab323

2. Андреев Д.Е., Баранов П.В., Мирогородский А., Рачинский Д. A deterministic model for non-monotone relationship between translation of upstream and downstream open reading frames Mathematical Medicine and Biology, 15;38(4):490-515 (год публикации - 2021)
10.1093/imammb/dqab015

3. Захид О, Кинири С.Д., Баранов П.В., Дин К Exploring Evidence of Non-coding RNA Translation With Trips-Viz and GWIPS-Viz Browsers Frontiers in Cell and Developmental Biology, 12;9:703374 (год публикации - 2021)
10.3389/fcell.2021.703374

4. Сергей И. Ковальчук, Рустам Зиганшин, Ирина Шелухина Simple In-House Ultra-High Performance Capillary Column Manufacturing with the FlashPack Approach Journal of Visualized Experiments, 178, e62522 (год публикации - 2021)
10.3791/62522-v

Публикации

1. Андреев Д.Е., Лофран Г, Федорова А.Д., Михайлова М.С., Шатский И.Н., Баранов П.В. Non-AUG translation initiation in mammals Genome Biology, Genome Biology volume 23,111 (2022) (год публикации - 2022)
10.1186/s13059-022-02674-2

2. Ученуну О, Жданов А.В., Хаттон Ф, Йованович П, Йе В, Андреев Д.Е., Хулеа Л., Пападополи Д.Ж., Авизонис Д, Баранов П.В., Поллак М.Н., Папковский Д.Б., Тописирович И. Mitochondrial complex IV defects induce metabolic and signaling perturbations that expose potential vulnerabilities in HCT116 cells FEBS Open Bio, 12(5):959-982 (год публикации - 2022)
10.1002/2211-5463.13398

3. Мадж Д.М.,Руис-Орера Д.,Преснер Д.Р., Брюне М.А., Кальвет Ф., Джунгреис И., Гонсалес Х.М., Магран М, Мартинес Т.Ф., Шульц Я.Ф., Янг Й.Т., Мар Альба М., Аспден Д.Л., Баранов П.В., Баззини А.А., Бруфольд Е., Мартин М.Д., Кальвиелло Л, Карвунис А.Р., и др. Standardized annotation of translated open reading frames Nature Biotechnology, 40(7):994-999 (год публикации - 2022)
10.1038/s41587-022-01369-0

4. Акдел М., Пирес Д.Е.В., Пардо Е.П., Янс Ю., Залевский А.О., Мезарос Б., Брайант П., Гуд Л.Л., Ласковски Р.А., Позатти Г., Шеной А., Жу В., Кандротас П., Руис Сиерра В., Родригес К.Х.М., Данэм А.С., Бурке Д., Боркакотти Н., Веланкар С., и др A structural biology community assessment of AlphaFold2 applications Nature structural and molecular biology, 11:1056-1067 (год публикации - 2022)
10.1038/s41594-022-00849-w