Биосинтез биорегуляторов-оксилипинов у высших эукариот: роль неклассических цитохромов Р450

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 23-14-00350

НазваниеБиосинтез биорегуляторов-оксилипинов у высших эукариот: роль неклассических цитохромов Р450

Руководитель Гречкин Александр Николаевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" , Республика Татарстан (Татарстан)

Конкурс №80 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-203 - Общая биохимия

Ключевые слова Оксилипины; эйкозаноиды; октадеканоиды; низкомолекулярные биорегуляторы; биосинтез; механизм катализа; липоксигеназный каскад; Р450; ферменты; гены; клонирование; сайт-направленный мутагенез; высшие эукариоты; растения; Metazoa

Код ГРНТИ31.23.33, 31.27.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Оксилипины – важнейший класс биорегуляторов, ответственных за регуляцию и поддержание гомеостаза на клеточном и организменном уровне у растений и других высших эукариот. Источником оксилипинов (октадеканоидов и эйкозаноидов) является окислительный метаболизм ненасыщенных жирных кислот. Качественное разнообразие оксилипинов определяется, главным образом, ферментами, контролирующими различные превращения гидроперекисей и эндоперекисей жирных кислот. Такими ферментами являются неклассические Р450, представители клана CYP74 у растений, протеобактерий и беспозвоночных, и CYP8A1 (простациклинсинтаза) и CYP5A1 (тромбоксансинтаза) у млекопитающих и позвоночных. Исследования последних лет, в том числе работы заявителей настоящего проекта, выявили новые пути, контролируемые как ферментами CYP74, так и родственными белками, например, Р450 новых семейств CYP50918A1 ризарии P. brassicae и CYP5164A3 бурой водоросли E. siliculosus. При этом выделены и идентифицированы многие новые оксилипины и выяснены механизмы их биосинтеза. Филогенетическое разнообразие генов клана CYP74 и подобных им неклассических Р450, быстро расширяющееся в результате геномного секвенирования и приводящее к выявлению новых семейств, показывает, что в имеющихся знаниях о путях и механизмах биосинтеза оксилипинов у высших эукариот остаются значительные пробелы. В этой связи, целью заявляемого проекта является изучение путей биосинтеза оксилипинов у высших эукариот при участии неклассических цитохромов Р450. Планируется: (а) клонирование неисследованных ранее генов клана CYP74 и других неклассических цитохромов Р450; (б) исследование особенностей катализа и механизмов реакций, катализируемых рекомбинантными белками; получение мутантных форм неклассических Р450 методом сайт-направленного мутагенеза в каталитически значимых сайтах; (в) исследование изменений катализа, вызванных сайт-направленным мутагенезом. Кроме того, будет исследоваться (г) окислительный метаболизм ненасыщенных жирных кислот в тканях растений и других высших эукариот. Помимо генов неклассических Р450, (д) будут клонированы отдельные гены, кодирующие белки суперсемейства липокалинов, в частности, алленоксидциклазы (ЕС 5.3.99.6) и избранные гомологичные им липокалины. В ходе всех перечисленных работ будет проводиться (е) выделение, очистка и структурная идентификация, а также изучение путей биосинтеза и биологического значения неизученных ранее оксилипинов. Применение самых современных методических подходов и экспериментальной техники, при имеющемся у коллектива опыте и заделе позволит выполнить работу по проекту на мировом уровне с получением принципиально новых научных результатов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Горина С.С., Топоркова Я.Ю., Мухтарова Л.Ш., Гречкин А.Н. Alterations of catalytic mechanisms of atypical cytochromes P450 of the CYP74 clan Program & Abstract « The international joint meeting of the 23rd International Conference on Cytochrome P450 (ICCP450) and the 38th Annual Meeting of the Japanese Society for the Study of Xenobiotics (JSSX) (2023 ICCP450/JSSX International Joint meeting)», P.307 (год публикации - 2023)

2. Горина С.С., Мухтарова Л.Ш., Топоркова Я.Ю., Гречкин А.Н. Effect of single amino acid substitutions on the catalytic properties of asparagus divinyl ether synthase (AoDES) Abstracts: the 7th International Scientific Conference Plant Genetics, Genomics, Bioinformatics, and Biotechnology (PlantGen2023), С.156 (год публикации - 2023)

3. Смирнова Е.О., Гараева Д.И., Ланцова Н.В., Топоркова Я.Ю., Гречкин А.Н. АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ОКСИЛИПИНОВ – ПРОДУКТОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ НЕКЛАССИЧЕСКИХ ЦИТОХРОМОВ Р450 Тезисы докладов VI Всероссийской научной конференции с международным участием "УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ И МИКРООРГАНИЗМОВ К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ ФАКТОРАМ СРЕДЫ", С.200 (год публикации - 2023)

4. Смирнова Е.О., Окатова А.С., Топоркова Я.Ю. Detection Of Allene Oxide Synthase Genes In The Genome Of Rye (Secale cereale) Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений» (PLANTGEN 2023): тезисы докладов, C.384 (год публикации - 2023)

5. Гараева Д.И., Смирнова Е.О., Ланцова Н.В., Топоркова Я.Ю., Гречкин А.Н. Plasmodiophorol A: obtaining and studying of antibacterial activity Plant Genetics, Genomics, Bioinformatics, and Biotechnology (PlantGen2023): abstracts, C.141 (год публикации - 2023)

6. Топоркова Я.Ю, Смирнова Е.О., Ланцова Н.В., Мухтарова Л.Ш., Гречкин А.Н. Hydroperoxide bicyclases - new enzymes of brown algae oxylipin biosynthesis Program & Abstract « The international joint meeting of the 23rd International Conference on Cytochrome P450 (ICCP450) and the 38th Annual Meeting of the Japanese Society for the Study of Xenobiotics (JSSX) (2023 ICCP450/JSSX International Joint meeting)», P.308 (год публикации - 2023)

7. Смирнова Е.О, Ланцова Н.В., Топоркова Я.Ю., Гречкин А.Н. The CYP74 clan cytochromes P450 in the lancelets (Branchiostoma floridae, B. belcheri, B. lanceolatum) Program & Abstract « The international joint meeting of the 23rd International Conference on Cytochrome P450 (ICCP450) and the 38th Annual Meeting of the Japanese Society for the Study of Xenobiotics (JSSX) (2023 ICCP450/JSSX International Joint meeting)», P.313 (год публикации - 2023)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1) На втором этапе выполнения проекта были клонированы открытые рамки считывания генов Bl603 ланцетника Branchiostoma lanceolatum, а также генов Ec180, Ec189 и Ес778 проса пальчатого Eleusine coracana, и получены соответствующие рекомбинантные белки. Открытые рамки считывания клонировали в векторе рЕТ-32Ek/LIC. 2) Рекомбинантные белки получали в клетках E. coli BL21(DE3)pLysS и очищали методом металлоаффинной хроматографии. Провели первичную характеристику ферментов E. coracana в отношении 9-ГПОД. Превращение 9-ГПОД при участии ферментов Ес778 и Ec189 приводило к образованию двух продуктов: колнелевой и 12(Е)-колнелевой кислот. В то же время, профиль превращения 9-ГПОД при участии фермента Ес180 включал несколько разных по структуре продуктов: макролактона цис-9,10-эпокси-11(E)-октадецен-13-олида, колнелевой кислоты, оксиранилкарбинола (12Z)-9,10-эпокси-11-гидрокси-12-октадеценовой кислоты и лейкотриен-В4-подобного продукта (10Е,12Е)-9,14-дигидрокси-10,12-октадекадиеновой кислоты. Таким образом, фермент Ес180 является мультифункциональным ферментом, проявляющим четыре активности. Кроме того, в ходе выполнения 2 этапа проекта закончили характеристику каталитических свойств фермента CYP440A19 ланцетника B. lanceolatum. Профиль продуктов превращения 9-ГПОД при участии CYP440A19 был сходным с таковым превращения 9-ГПОД при участии Ес180. Превращение 9-ГПОТ при участии фермента CYP440A19 приводило к образованию макролактона 9,10-эпокси-11,15-октадекадиен-13-олида в качестве основного продукта и двух изомеров колнеленовой кислоты в качестве минорных продуктов. 3) В листьях 13-дневных растений пшеницы после инфицирования фипатогенным грибом Microdochium nivale (высоковирулентный штамм F00536) происходило переключение с 13-ЛОГ на 9-ЛОГ ветвь: отключается 13-ГПЛ путь, ингибируется 9-АОС путь и активируется 13-АОС путь, активируется 13-ЭАС путь. При сравнении листьев и корней 13дневных растений наблюдаются различия в липоксигеназном каскаде, связанные с исходной жирной кислотой. В норме в 3дневных листочках больше функционируют 12- и 13-ЛОГ ветви, тогда как по мере взросления (у 13дневных растений) больше функционируют 9- и 16-ЛОГ ветви. У 10дневного овса, обработанного метилжасмонатом, в листьях наблюдается активация АОС и ЭАС путей и ингибирование ГПЛ пути, в корнях активируется биосинтез жасмоновой кислоты при одновременном ингибировании остальных АОС ветвей. В целом, в листьях активен 13-ГПЛ путь, в корнях активен АОС путь. В листьях контрольных растений ржи активна только 13-ГПЛ ветвь. Слабовирулентный штамм M. nivale вызывает активацию липоксигеназного каскада в целом. При инфицировании высоковирулетнтным штаммом M. nivale происходит, в основном, активация 13-ЛОГ-ЭАС пути и ингибирование 13-ГПЛ пути. В корнях изменения отличались: в контрольных растениях активен только 9-ЛОГ-ГПЛ путь и 12-ЛОГ ветвь; при инфицировании слабовирулентным штаммом активируется 13-ГПЛ путь; в то же время, при инфицировании высоковирулентным штаммом активируются 9-ЛОГ-ЭАС и 9-ЛОГ-АОС, а также 13-ЛОГ-АОС путь, в котором субстратом является линолевая кислота. 4) В ходе выполнения проекта изучали антимикробные, цитостатические, инсектицидные и фунгицидные свойства 9,10-эпокси-11-гидрокси-12-октадеценовой кислоты (эпоксиспирта) из B. floridae. Эпоксиспирт не проявлял антимикробной активности против фитопатогенов P. atrosepticum, P. syringae, X. translucens и F. fabacearum при исследуемых концентрациях ≤ 1,5 мМ. Было установлено, что эпоксиспирт обладает токсичностью в отношении эпителиальных клеток карциномы легких (A549). Он снижает дыхательную активность клеток А549 на 50% (CC50) в концентрации 1,5±1,08 мМ. В экспериментальной группе 1мМ были выявлены самцы, у которых наблюдалось изменение в морфологии крыла. Внесение исследуемого соединения достоверно увеличивают гибель особей на стадии эмбриогенеза, на стадии метаморфоза, на стадии личинки. В результате проведенного эксперимента установили, что культивирование дрозофил на среде с эпоксиспиртом приводит к достоверному увеличению уровня экспрессии генов reaper (rpr), Death executioner Bcl-2 (DeBcl2), Breast cancer 2 (Brca2) и р53. 5) В ходе выполнения данного проекта нами были описаны новые ферменты клана CYP74: Ес180, Ес778 и Ес189 проса пальчатого E. coracana и CYP440A19 ланцетника европейского B. lanceolatum. Для установления положения всех новых ферментов относительно ранее охарактеризованных представителей CYP74 были проведены филогенетические исследования. Ранее нами был обнаружен алленоксидсинтазный путь в корнях кукурузы, приводящий к стереоспецифическому образованию (9S,13S)-10-оксо-11-фитоеновой кислоты, неизвестного ранее конгенера жасмонатов. Сходное направление алленоксидсинтазного пути было обнаружено в корнях пшеницы, сорго, ржи и ячменя (часть работ проведена в рамках этого гранта). В этих злаках превращение окиси аллена, также контролируемое растворимым белком, происходит с образованием продуктов перегруппировки Фаворского с карбоксильной группой в боковой цепи, получивших групповое название «граминоксины». Проведённый нами поиск позволил выявить диригентные белки, гипотетически катализирующие образование граминоксинов. Несколько генов были выбраны в качестве кандидатов для клонирования. Органоспецифичность экспрессии соответствующих генов проверили с помощью ПЦР. На основе этих результатов были выбраны гены для клонирования. На следующем этапе планируется получение рекомбинантных белков и анализ их каталитических свойств. 6) На 1 этапе выполнения проекта получили и проанализировали ряду мутантов дивинилэфирсинтазы AoDES (CYP74H2) спаржи. На 2 этапе продолжили эту работу и получили дополнительные два мутанта: Q343P и L106F/L282G/Q343P. Кроме того, провели подробный анализ продуктов превращения гидроперекисей при участии двойного мутанта AoDES L106F/L282G. Тройной L106F/L282G/Q343P мутант проявлял в основном АОС активность. Серьезных изменений у AoDES Q343P не наблюдалось.

Публикации

1. Смирнова Е.О., Окатова А.С., Ланцова Н.В., Егорова А.М, Топоркова Я.Ю., Гречкин А.Н. Не только растительные! Характеристика ферментов CYP74 ланцетников и продуктов их каталитического действия Научная конференция, посвященная 60-летию ТИБОХ ДВО РАН и 95-летию со дня рождения его основателя академика Г.Б. Елякова, ТИБОХ ДВО РАН. Материалы конференции, C.30 (год публикации - 2024)

2. Топоркова Я.Ю., Смирнова Е.О., Горина С.С. Epoxyalcohol Synthase Branch of Lipoxygenase Cascade Current Issues in Molecular Biology, Toporkova Y. Y., Smirnova E. O., Gorina S. S. Epoxyalcohol Synthase Branch of Lipoxygenase Cascade //Current Issues in Molecular Biology. – 2024. – Т. 46. – №. 1. – С. 821-841. (год публикации - 2024)
10.3390/cimb46010053

3. Смирнова Е.О., Ланцова Н.В., Хамберг М., Топоркова Я.Ю., Гречкин А.Н. THE VERSATILE CYP74 CLAN ENZYME CYP440A19 FROM THE EUROPEAN LANCELET BRANCHIOSTOMA LANCEOLATUM BIOSYNTHESIZES NOVEL MACROLACTONE, EPOXYDIENE, AND RELATED OXYLIPINS Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids, Smirnova E. O. et al. The versatile CYP74 clan enzyme CYP440A19 from the European lancelet Branchiostoma lanceolatum biosynthesizes novel macrolactone, epoxydiene, and related oxylipins //Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular and Cell Biology of Lipids. – 2024. – Т. 1869. – №. 6. – С. 159507. (год публикации - 2024)
10.1016/j.bbalip.2024.159507

4. Топоркова Я.Ю, Горина С.С., Ильина Т.М., Ланцова Н.В., Гречкин А.Н. CYP74B34 Enzyme from Carrot (Daucus carota) with a Double Hydroperoxide Lyase/Epoxyalcohol Synthase Activity: Identification and Biochemical Properties Biochemistry (Moscow), CYP74B34 Enzyme from Carrot (Daucus carota) with a Double Hydroperoxide Lyase/Epoxyalcohol Synthase Activity: Identification and Biochemical Properties //Biochemistry (Moscow). – 2024. – Т. 89. – №. 8. – С. 1519-1530. (год публикации - 2024)
10.1134/S0006297924080108

5. Смирнова Е.О., Окатова А.С., Ланцова Н.В., Егорова А.М., Топоркова Я.Ю., Гречкин А.Н. НЕОБЫЧНЫЙ ФЕРМЕНТ КЛАНА CYP74 ЛАНЦЕТНИКА ЕВРОПЕЙСКОГО XI МЕЖДУНАРОДНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ:БИОИНФОРМАТИКОВ, БИОТЕХНОЛОГОВ, БИОФИЗИКОВ,ВИРУСОЛОГОВ, МОЛЕКУЛЯРНЫХ БИОЛОГОВ И СПЕЦИАЛИСТОВ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫСБОРНИК ТЕЗИСОВВ РАМКАХ ПЛОЩАДКИ ОТКРЫТЫХ КОММУНИКАЦИЙ OPENBIO, С. 549 (год публикации - 2024)
10.25205/978-5-4437-1691-6-271

6. Горина С.С., Ланцова Н.В., Топоркова Я.Ю., Гречкин А.Н. Alteration of the Catalytic Properties of the Epoxyalcohol Synthase CYP443D1 (NvEAS) of the Starlet Sea Anemone Nematostella vectensis as a Result of a Single Amino Acid Substitution Doklady Biochemistry and Biophysics (год публикации - 2025)
10.1134/S160767292460057X

7. Горина С.С., Ланцова Н.В., Ильина Т.М., Егорова А.М., Топоркова Я.Ю., Гречкин А.А. Открытие новой ветви липоксигеназного каскада Биоинформатика регуляции и структуры геномов / системная биология: Четырнадцатая международная мультиконференция : Тез. докл., C.1048-1051 (год публикации - 2024)
10.18699/bgrs2024-06-06

8. Окатова А.С., Смирнова Е.О., Топоркова Я.Ю. АНАЛИЗ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ ЛИПОКСИГЕНАЗНОГО КАСКАДА ЛАНЦЕТНИКА ЕВРОПЕЙСКОГО (BRANCHIOSTOMA LANCEOLATUM) ПРИ ОСМОТИЧЕСКОМ СТРЕССЕ «БИОСИСТЕМЫ: организация, поведение, управление» 77-я Международная школа-конференция молодых ученых, «БИОСИСТЕМЫ: организация, поведение, управление» 77-я Международная школа-конференция молодых ученых, Тезисы докладов, С. 261 (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
1. Проводили дополнительные эксперименты по профилированию оксилипинов у пшеницы, овса, ржи и кукурузы в результате инфицирования на разных стадиях развития с целью поиска продуктов перегруппировки Фаворского и циклопентенона из 9-ГПОД. В корнях перечисленных растений (у ржи после инфицирования штаммом F00536, у овса после обработки метилжасмонатом, у остальных – в норме) синтезируются продукты перегруппировки Фаворского ((2′Z)-2-(2′-октенил)-декан-1,10-диовая и (2′Z,5′Z)-2-(2′,5′-октадиенил)-декан-1,10-диовая кислоты). Из этих же образцов выделяли РНК для анализа транскриптомов. Анализировали экспрессию генов ферментов CYP74 и ферментов, предположительно катализирующих дальнейшие превращения продуктов каталитического действия ферментов CYP74. В итоге для получения рекомбинантных белков были выбраны 5 генов. Однако по результатам ГХ-МС в результате инкубации рекомбинантных ферментов с гидроперекисями и алленоксидсинтазой ZmAOS1 кукурузы – ферментом, который катализирует образование предшественника как циклопентенонов, так и циклопропанонов – продуктов перегруппировки Фаворского обнаружено не было. 2. Изучали продукты каталитического действия фермента AtCYP71B23 с помощью ГХ-МС и ЯМР. Полученные результаты свидетельствуют, что AtCYP71B23 является первым описанным ферментом CYP71B, который утилизирует гидроперекиси жирных кислот и превращает их в оксилипины, а именно – дивиниловые эфиры. Более того, AtCYP71B23 проявляет геометрическую специфичность. Был расшифрован механизм каталитического действия AtCYP71B23. Большинство синтезированных дивиниловых эфиров – (1ʹZ)-колнелевая, (1ʹZ)-колнеленовая, (11Z)-этеролевая и (11Z)-этероленовая кислоты – содержали Z,Z-сопряженные диеновые фрагменты. Кроме того, продолжили исследования каталитических свойств ферментов Ес778 и Ес180 E. coracana – изучили рН оптимум их каталитической активности и субстратную специфичность. 3. Были закончены работы по компьютерному моделированию ферментов AoDES спаржи, CYP74B33 и CYP74B34 моркови. Мутация L106F в структуре AoDES расположена напротив центральной части углеродного остова 13-ГПОТ, тогда как L282G и Q343P расположены c метильного и карбонильного конца соответственно. Все три аминокислотные замены расположены в субстрат-связывающем кармане и приводят к изменению не только размера этого кармана, но и заряда, который окружает молекулу субстрата. Аналогично было рассчитано для мутантов CYP74B34. Кроме того, были проанализированы каталитические свойства мутантной формы NvEAS P93G. В результате данной мутации впервые выполнено частичное превращение ЭАС в ГПЛ, а именно – высокоспецифичная ЭАС NvEAS в результате замены единичного остатка приобрела дополнительно активность ГПЛ. Механизмы каталитического действия ЭАС и ГПЛ являются сходными. Две начальные стадии катализа являются общими для обоих ферментов и приводят к образованию эпоксиаллильного радикала. В ЭАС реакции эпоксиаллильный радикал подвергается рекомбинации с гидроксильным радикалом с образованием эпоксиспирта, тогда как в ГПЛ реакции сначала происходит гомолитическое раскрытие оксирана в эпоксиаллильном радикале с образованием винилоксикарбинильного радикала, который затем также подвергается рекомбинации с гидроксильным радикалом с образованием полуацеталя, первичного продукта ГПЛ. В случае мутантной формы NvEAS P93G увеличение полости субстрат-связывающего кармана благоприятствует перегруппировке эпоксиаллильного радикала с раскрытием С-С-связи оксиранового кольца и рекомбинации образующегося при этом винилоксикарбинильного радикала с гидроксильным радикалом, что приводит к образованию полуацеталя, продукта ГПЛ. 4. Проводили профилирование оксилипинов у бурой водоросли F. distichus, собранной в июле 2025 года на берегу Баренцева моря около г. Мурманск; а также закончили профилирование оксилипинов у бурых водорослей P. plantaginea, C. langsdorfii, S. miyabei, S. pallidum, C. costata, C. filum, S. cichorioides, U. pinnatifida, D. viridis, D. divaricata и D. dichotoma и красных водорослей D. sessilis, C. kondoi, L. nipponica, M. japonicus и N. vermiculare. Полученные данные свидетельствуют о наличии оксилипинов во всех исследованных видах бурых и красных водорослей. У большинства бурых водорослей выявлено особенно высокое разнообразие оксилипинов. Это разнообразие охватывает продукты АОС (альфа-кетолы), ГПБ и ЭАС путей. ЭАС продукты включали оксиранилкарбинолы, дельта-кетолы и триолы. Последние два соединения являются продуктами спонтанного гидролиза оксиранилвинилкарбинолов, которые сами по себе не были обнаружены в водорослях предположительно из-за их относительно короткого времени жизни. 5. Проанализировали антибактериальные свойства 9-ГПОД – по сравнению с 9,10-эпокси-11-гидрокси-12-октадеценовой кислотой 9-ГПОД обладала бактерицидными свойствами в отношении B. altitudinis и B. subtilis 168. 6. Закончены филогенетические исследования целевых ферментов данного проекта. 7. Было проведено обобщение всех полученных результатов. При выполнении гранта проведено молекулярное клонирование и изучены свойства ряда новых рекомбинантных белков клана CYP74. Некоторые виды каталитической активности, такие как синтез эпоксидиенов и макролактонов, проявляемые ферментом CYP440A19 ланцетника Branchiostoma lanceolatum, являются беспрецедентными. Изучены механистические особенности превращений короткоживущих оксилипинов. Идентифицирован ряд новых оксилипинов, включая эпоксидиены, 9,14- и 9,16-диолы, неизвестные ранее геометрические изомеры дивиниловых эфиров. С помощью сайт-направленного мутагенеза выявлены новые первичные детерминанты, определяющие характер катализа ферментов клана CYP74. В талломах бурых водорослей обнаружены гетеробициклические оксилипины, синтезируемые обнаруженным нами ферментом гидропероксидбициклазой клана CYP5164. Было проведено изучение путей биосинтеза продуктов перегруппировки Фаворского в корнях злаковых. Были изучены биологические свойства 9,10-эпокси-11-гидрокси-12-октадеценовой кислоты, а также ее предшественника – 9-ГПОД. Были расшифрованы механизмы каталитического действия всех изученных ферментов, а также проведены филогенетические исследования.

Публикации

1. Горина С.С., Ланцова Н.В., Ильина Т.М., Топоркова Я.Ю., Гречкин А.Н. Arabidopsis AtCYP71B23: Detection of non-CYP74 enzyme of oxylipin biosynthesis Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids (год публикации - 2025)
10.1016/j.bbalip.2025.159699

2. Горина С.С., Ланцова Н.В., Топоркова Я.Ю., Гречкин А.Н. Alterations of asparagus (Asparagus officinalis L.) divinyl ether synthase (CYP74H2) catalysis by site-directed mutagenesis Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids, Alterations of asparagus (Asparagus officinalis L.) divinyl ether synthase (CYP74H2) catalysis by site-directed mutagenesis /Gorina SS, Lantsova NV, Toporkova YY, Grechkin AN. // Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. - 2025. - 1870(5):159633. (год публикации - 2025)
10.1016/j.bbalip.2025.159633

3. Горина С.С., Ланцова Н.В., Ильина Т.М., Топоркова Я.Ю., Гречкин А.Н. Метаболизм оксилипинов в Eleusine coracana: обнаружение фермента с множественной активностью Растения в изменяющемся климате: адаптация, устойчивость и продукционный процесс : тезисы докладов Всероссийской научной конференции с международным участием в рамках годичного собрания Общества физиологов растений России (г. Якутск, 24 июня — 1 июля 2025 г.) / Общество физиологов растений России, ФИЦ «Якутский науч. центр СО РАН», Ин-т физиологии растений РАН им. К. А. Тимирязева, Ин-т биол. проблем криолитозоны СО РАН ; под ред. Т. Х. Максимова, В. В. Нохсорова. — Казань : Бук, 2025. — 250 с., Растения в изменяющемся климате: адаптация, устойчивость и продукционный процесс : тезисы докладов Всероссийской научной конференции с международным участием в рамках годичного собрания Общества физиологов растений России (г. Якутск, 24 июня — 1 июля 2025 г.) / Общество физиологов растений России, ФИЦ «Якутский науч. центр СО РАН», Ин-т физиологии растений РАН им. К. А. Тимирязева, Ин-т биол. проблем криолитозоны СО РАН ; под ред. Т. Х. Максимова, В. В. Нохсорова. — Казань : Бук, 2025. - С. 87. (год публикации - 2025)

4. Смирнова Е.О., Ланцова Н.В., Ильина Т.М., Топоркова Я.Ю., Гречкин А.Н. Ферменты клана CYP74: расширяем горизонты Липиды 2025 : Всероссийская научная конференция с международным участием и шко- ла для молодых ученых, 8–12 сентября 2025 года : тезисы докладов : научное электронное издание / редакционная коллегия: Н. Н. Немова [и др.] // Петрозаводск : КарНЦ РАН, 2025.- 211 с., Липиды 2025 : Всероссийская научная конференция с международным участием и шко- ла для молодых ученых, 8–12 сентября 2025 года : тезисы докладов : научное электронное издание / редакционная коллегия: Н. Н. Немова [и др.] // Петрозаводск : КарНЦ РАН, 2025. - С. 178-179. (год публикации - 2025)

5. Топоркова Я.Ю., Смирнова Е.О., Белоус О.С., Ильина Т.М., Ланцова Н.В., Горина С.С., Гречкин А.Н. Oxylipin profiling in selected brown and red algae: detection of 2 heterobicyclic oxylipins, plasmodiophorols and ectocarpins, in 3 Phaeophyceae Marine Drugs (год публикации - 2026)

Возможность практического использования результатов
Выявление новых путей окислительного метаболизма ненасыщенных жирных кислот и механизмов образования оксилипинов создают возможность целевого воздействия на ключевые звенья защитных реакций растений, что может быть использовано для создания биостимуляторов нового поколения, а также улучшенных сортов, лучше адаптирующихся к засухе, патогенам и другим неблагоприятным факторам. Экспериментальные данные и методические приемы, изложенные в работе, могут быть использованы в учреждениях медицинского, сельскохозяйственного, биологического и биотехнологического профилей, занимающихся получением рекомбинантных ферментов, исследованием взаимосвязи структуры и функций белков, а также в учебном процессе при чтении курсов лекций по биохимии, физиологии растений и молекулярной биологии в вузах.