Аннотация результатов, полученных в 2024 году
“Молекулярные портреты” охарактеризовали функциональные состояния ионных каналов TRPV. Ионные каналы TRPV отличаются большим разнообразием функций в клетке, принимая участие в температурной и болевой чувствительности, делении клеток, усвоении кальция и т.д. Проанализированы атомарные структуры ключевого домена TRPV – ион-проводящей поры в различных состояниях. В исследовании был применен оригинальный аналитический подход “динамического молекулярного портрета” (ДМП), направленный на картирование физико-химических свойств молекулярных поверхностей и межмолекулярных взаимодействий. Один из вариантов ДМП, использованный в работе – построение 2D проекций (карт) распределения гидрофобных и гидрофильных свойств поверхности поры. Метод построения карт реализован в виде web-инструмента “Molecular Surface Topography” (MST) (https://model.nmr.ru/cell). Выявили три консервативных состояния поры, общие для всех TRPV: α-закрытое, π-закрытое и π-открытое. Показано, что α-закрытое состояние является наиболее стабильным, гидрофобным и всегда непроводящим, тогда как π-закрытое менее стабильно и может переходить в открытое состояние с благоприятным для проведения ионов распределением гидрофобности. Подход ДМП может быть полезен для классификации функциональных состояний ионных каналов других типов. Публикации: Trofimov Y.A., Krylov N.A., Minakov A.S. et al. Dynamic molecular portraits of ion-conducting pores characterize functional states of TRPV channels. Communications Chemistry (2024) 7. 119. DOI: https://doi.org/10.1038/s42004-024-01198-z Ссылки на информационные ресурсы в сети Интернет: https://new.ras.ru/activities/news/molekulyarnye-portrety-pozvolili-okharakterizovat-funktsionalnye-sostoyaniya-ionnykh-kanalov-trpv/ https://www.ibch.ru/ru/press/news/science/4918

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
База данных RTK-interactome. Завершена комплексная модернизация общедоступного веб-ресурса RTK-interactome - базы данных взаимодействий трансмембранных доменов (ТМД) рецепторных тирозинкиназ (РТК) (https://rtknew.nmr.ru). Созданный веб-ресурс является полностью оригинальной разработкой, предназначенной для поиска наиболее вероятных пар РТК, способных формировать димеры в клеточной мембране посредством взаимодействия их ТМД, а также для построения 3D моделей таких олигомеров. Эта информация необходима для детального понимания молекулярных механизмов передачи сигналов РТК в норме и в патологических состояниях. В отчетный период создан новый сайт RTK-interactome, расширены возможности базы данных, проведены работы по повышению удобства использования ресурса пользователями и по интеграции базы данных с другими научными платформами (API UniProt и API IntAct). Разработан интерфейс с расширенным поиском, созданы программные интерфейсы для доступа к данным, осуществлено подключение к внешним базам знаний, а также введена система регистрации, предусматривающая повышенную безопасность системы. Ресурс RTK-interactome активно применяется в лаборатории-разработчике при выполнении НИР. Ссылка на информационные ресурсы в сети Интернет: https://rtknew.nmr.ru Модульная структурно-гидрофобная организация объясняет роль домена HR2 S-белка коронавируса SARS-Cov2 в слиянии мембран. На основании результатов вычислительного анализа структурно-динамической организации и физико-химических свойств домена HR2 показано, что этот богатый гептадными повторами α-спиральный домен имеет ограниченное сродство к интерфейсам вода/мембрана. С помощью созданной авторами оригинальной компьютерной технологии «динамического молекулярного портрета» в центральной части HR2 удалось выявить участок полипептидной цепи с паттерном амфифильности, характерным для пептидов слияния и других классических мембраноактивных пептидов. Результаты расчетов молекулярной динамики сегмента HR2 и его укороченных аналогов в присутствии модельной мембраны показали, что соответствующий центральному участку пептид эффективно встраивается в липидный бислой, в отличие от полноразмерного домена HR2. Это позволило заключить, что фланкирующие гидрофильные участки обнаруженной молекулярной детерминанты слияния, вероятно, временно «маскируют» ее, препятствуя эффективному взаимодействию с мембраной полноразмерного домена HR2 в исходном (до слияния) состоянии спайк-белка вируса. В дальнейшем, в ходе сближения мембран вируса и клетки-хозяина, выявленный центральный фрагмент HR2 способен связываться с вирусной мембраной, ассистируя глобальным структурным изменениям S-белка, наблюдаемым в ходе процесса слияния. Предполагается, что за счет подобного «подключения» мембранной активности HR2 на конкретных этапах слияния мембран достигается тонкая регулировка работы спайк-белка вируса. Aliper E.T., Efremov R.G. The coronavirus spike HR2 domain: An obscure player entering the limelight during membrane fusion? Biochim. Biophys. Acta - Biomembranes. (2025), 1867:184445. doi: 10.1016/j.bbamem.2025.184445. Обнаружен новый внутриклеточный сайт связывания магния, блокирующий ионный ток в канале Кальций-селективный TRPV6 является ключевым регулятором гомеостаза кальция и ассоциирован с возникновением и развитием ряда агрессивных форм рака. Внутриклеточный магний (Mg2+) давно известен как важный эндогенный ингибитор TRPV6, однако до недавнего времени молекулярный механизм его действия оставался неясным. С использованием комбинации методов криоэлектронной микроскопии, электрофизиологии, мутагенеза и молекулярного моделирования было показано, что Mg2+ связывается в четырех идентичных сайтах с цитоплазматической стороны ионопроводящей поры TRPV6, формируемых остатками D489 и D580. Связывание Mg2+ в этих сайтах препятствует переходу порообразующей спирали S6 из альфа-спиральной конформации в состояние с пи-сегментом, фиксируя канал в закрытом, непроводящем состоянии. Для количественной характеристики свободной энергии связывания катионов в обнаруженном сайте разработан вычислительный подход, сочетающий метод т.н. «хорошо-темперированной метадинамики» и шкалирование зарядов атомов модельной системы. Показано, что сайт D489-D580 обладает выраженной селективностью к Mg2+ по сравнению с Ca2+. Разработанный протокол может быть применен для исследования ион-белковых взаимодействий в других системах, а полученные результаты открывают новые возможности для рационального дизайна лекарственных препаратов, нацеленных на борьбу с TRPV6-ассоциированными заболеваниями. Работа выполнена в сотрудничестве с лабораторией проф. А. Соболевского (Колумбийский университет, Нью-Йорк, США) и лабораторией проф. В. Чубанова (Университет им. Людвига-Максимилиана, Мюнхен, Германия). Neuberger A., Shalygin A., Veretenenko I.I., Trofimov Y.A., Gudermann T., Chubanov V., Efremov R.G., Sobolevsky A.I. The locking mechanism of human TRPV6 inhibition by intracellular magnesium. Nat. Commun. (2025), 16, 9826. doi: https://doi.org/10.1016/j.str.2024.10.018