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 22-14-00278
НазваниеТранслирующая рибосома – конформационные основы функционирования и ингибирования
Руководитель Коневега Андрей Леонидович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" , Ленинградская обл
Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-202 - Протеомика; структура и функции белков
Ключевые слова рибосома, трансляция, антибиотики, биосинтез белка, криоэлектронная микроскопия
Код ГРНТИ34.15.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Пандемия новой коронавирусной инфекции в очень доступной форме продемонстрировала всему миру, насколько уязвимой является наша цивилизация, неспособная остановить распространение вирусной инфекции. В борьбе с бактериальными инфекциями на сегодняшний день позиции человечества довольно уверенные, однако постепенное возникновение и распространение бактериальных штаммов, устойчивых к применяемым антибиотикам, не может не привлекать внимание специалистов. Более того, эпидемическая, психологическая и экономическая обстановка последних лет может сыграть существенную роль в повышении количества необоснованно используемых антибиотиков и привести к угрожающему по масштабам распространению суперрезистентных бактерий. Для решения этой проблемы необходимо расширение спектра эффективных терапевтических препаратов, что требует объединенных усилий в области фундаментальных исследований и практической реализации в фармацевтической индустрии. Двумя наиболее перспективными направлениями являются 1) скрининг коллекций с природными и синтезированными соединениями для обнаружения веществ с антибактериальными свойствами и 2) изучение молекулярного механизма действия известных ингибиторов – антибиотиков, для последующего направленного создания модифицированных препаратов. Поскольку белоксинтезирующий аппарат бактерий является мишенью для 50% антибиотиков, применяемых на сегодняшний день, обоснованным является пристальное внимание, обращаемое на ингибиторы эффективной работы рибосомы. Последние исследования убедительно показывают, что для определения механизма действия антибиотика важно оценить влияние ингибитора на сложный динамический процесс последовательных конформационных изменений структурных элементов рибосомы и ее субстратов: матричной и транспортных РНК, а также факторов элонгации. В данном проекте комбинация ультрасовременных флуоресцентных методов предстационарной кинетики и микротермофореза, а также времяразрешенной криоэлектронной микроскопии будет использована для выяснения молекулярного механизма отдельных реакций цикла трансляции, а именно всех этапов доставки аминоацилированной тРНК в А сайт рибосомы и механизма действия антибиотиков – специфических ингибиторов этих реакций. Также будет проводиться работа по усовершенствованию тест-системы для скрининга коллекций с природными и синтезированными соединениями, что позволит в дальнейшем повысить вероятность обнаружения веществ с антибактериальными свойствами.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1. Параньпе М.Н., Марина В.И., Грачев А.А., Мавиза Т.П., Толичева О.А., Полесскова Е.В., Остерман И.А., Сергиев П.В., Коневега А.Л., Поликанов Ю.С., Гагнон М.Г. Insights into the molecular mechanism of translation inhibition by the ribosome-targeting antibiotic thermorubin Nucleic Acids Research (год публикации - 2023)
2. Марина В.И., Биджиева М., Терещенков А.Г., Орехов Д., Сагитова В.Е., Сумбатян Н.В., Ташлицкий В.Н., Ферберг А.С., Мавиза Т.П., Касацкий П., Толичева О., Полесскова Е.В., Польшаков А.И., Остерман И.А., Донцова О.А., Коневега А.Л., Сергиев П.В. An easy tool to monitor the elemental steps of in vitro translation via gel electrophoresis of fluorescently labelled small peptides RNA (год публикации - 2024)
3.
Пантелеев П.В., Пичкур Е.Б., Кругликов Р.Н., Полесскова Е.В., Шуленина О.В., Болосов И.А., Богданов И.В., Сафронова В.Н., Баландин С.В., Марина В.И., Комбарова Т.И., Коробова О.В., Шамова О.В., Мясников А.Г., Борзилов А.И., Остерман И.А., Сергиев П.В. , Богданов АА, Донцова ОА, Коневега А.Л., Овчинникова Т.В.
Rumicidins are a family of mammalian host-defense peptides plugging the 70S ribosome exit tunnel
Nature Communications, 15(1):8925 (год публикации - 2024)
10.1038/s41467-024-53309-y
4.
Толичева О.А., Биджиева М.С., Касацкий П.С., Марина В.И., Сергиев П.В., Коневега А.Л., Полесскова Е.В.
Separation of Short Fluorescently Labeled Peptides by Gel Electrophoresis for an In Vitro Translation Study
Nanobiotechnology Reports, Vol. 19, No. 3, pp. 423–431 (год публикации - 2024)
10.1134/S263516762460127X
5. Шуленина ОВ, Суханова ЕА, Яровой БФ, Толстыко ЕА, Коневега АЛ, Полесскова ЕВ Антибактериальная активность дрожжей из уникальных биоценозов ActaNaturae (год публикации - 2024)
Публикации
1. Параньпе М.Н., Марина В.И., Грачев А.А., Мавиза Т.П., Толичева О.А., Полесскова Е.В., Остерман И.А., Сергиев П.В., Коневега А.Л., Поликанов Ю.С., Гагнон М.Г. Insights into the molecular mechanism of translation inhibition by the ribosome-targeting antibiotic thermorubin Nucleic Acids Research (год публикации - 2023)
2. Марина В.И., Биджиева М., Терещенков А.Г., Орехов Д., Сагитова В.Е., Сумбатян Н.В., Ташлицкий В.Н., Ферберг А.С., Мавиза Т.П., Касацкий П., Толичева О., Полесскова Е.В., Польшаков А.И., Остерман И.А., Донцова О.А., Коневега А.Л., Сергиев П.В. An easy tool to monitor the elemental steps of in vitro translation via gel electrophoresis of fluorescently labelled small peptides RNA (год публикации - 2024)
3.
Пантелеев П.В., Пичкур Е.Б., Кругликов Р.Н., Полесскова Е.В., Шуленина О.В., Болосов И.А., Богданов И.В., Сафронова В.Н., Баландин С.В., Марина В.И., Комбарова Т.И., Коробова О.В., Шамова О.В., Мясников А.Г., Борзилов А.И., Остерман И.А., Сергиев П.В. , Богданов АА, Донцова ОА, Коневега А.Л., Овчинникова Т.В.
Rumicidins are a family of mammalian host-defense peptides plugging the 70S ribosome exit tunnel
Nature Communications, 15(1):8925 (год публикации - 2024)
10.1038/s41467-024-53309-y
4.
Толичева О.А., Биджиева М.С., Касацкий П.С., Марина В.И., Сергиев П.В., Коневега А.Л., Полесскова Е.В.
Separation of Short Fluorescently Labeled Peptides by Gel Electrophoresis for an In Vitro Translation Study
Nanobiotechnology Reports, Vol. 19, No. 3, pp. 423–431 (год публикации - 2024)
10.1134/S263516762460127X
5. Шуленина ОВ, Суханова ЕА, Яровой БФ, Толстыко ЕА, Коневега АЛ, Полесскова ЕВ Антибактериальная активность дрожжей из уникальных биоценозов ActaNaturae (год публикации - 2024)
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Было проведено структурное исследование инициаторного рибосомного комплекса, содержащего терморубин, в процессе факторной доставки немодифицированного транскрипта тРНК в А сайт рибосомы. Использование времяразрешенной крио-ЭМ позволило получить несколько рибосомных комплексов, различающихся по составу и функциональному состоянию, при этом во всех классах была обнаружена плотность кулоновского потенциала, в которую в программном пакете ChimeraX была вписана модель терморубина, в области связывания этого антибиотика в соответствии со структурой комплекса рибосома-терморубин.
Проводилось уточнение методики по визуализации коротких BODIPY-меченых пептидов при помощи полиакриламидного гель-электрофореза в денатурирующих условиях. Показано, что методика применима для визуализации коротких фенилаланин- и валин-содержащих пептидов, а также пептидов, содержащих заряженные аминокислоты, например лизин. Методика использовалась для уточнения механизма и специфичности действия таких ингибиторов трансляции как этамицин А и виомицин.
С использованием разработанной и валидированной модификации двойной репортерной системы проводилась идентификация образцов Дальневосточной коллекции дрожжей, культуральная жидкость которых обладает антибактериальным действием. Были обнаружены образцы, обладающие выраженной антибактериальной активностью (снижение OD600 более, чем в два раза по сравнению с контролем). Дрожжевые изоляты с наиболее выраженными ингибиторными свойствами принадлежали видам Naganishia (Cryptococcus) albidosimilis и Naganishia (Cryptococcus) adeliensis.
Публикации
1. Параньпе М.Н., Марина В.И., Грачев А.А., Мавиза Т.П., Толичева О.А., Полесскова Е.В., Остерман И.А., Сергиев П.В., Коневега А.Л., Поликанов Ю.С., Гагнон М.Г. Insights into the molecular mechanism of translation inhibition by the ribosome-targeting antibiotic thermorubin Nucleic Acids Research (год публикации - 2023)
2. Марина В.И., Биджиева М., Терещенков А.Г., Орехов Д., Сагитова В.Е., Сумбатян Н.В., Ташлицкий В.Н., Ферберг А.С., Мавиза Т.П., Касацкий П., Толичева О., Полесскова Е.В., Польшаков А.И., Остерман И.А., Донцова О.А., Коневега А.Л., Сергиев П.В. An easy tool to monitor the elemental steps of in vitro translation via gel electrophoresis of fluorescently labelled small peptides RNA (год публикации - 2024)
3.
Пантелеев П.В., Пичкур Е.Б., Кругликов Р.Н., Полесскова Е.В., Шуленина О.В., Болосов И.А., Богданов И.В., Сафронова В.Н., Баландин С.В., Марина В.И., Комбарова Т.И., Коробова О.В., Шамова О.В., Мясников А.Г., Борзилов А.И., Остерман И.А., Сергиев П.В. , Богданов АА, Донцова ОА, Коневега А.Л., Овчинникова Т.В.
Rumicidins are a family of mammalian host-defense peptides plugging the 70S ribosome exit tunnel
Nature Communications, 15(1):8925 (год публикации - 2024)
10.1038/s41467-024-53309-y
4.
Толичева О.А., Биджиева М.С., Касацкий П.С., Марина В.И., Сергиев П.В., Коневега А.Л., Полесскова Е.В.
Separation of Short Fluorescently Labeled Peptides by Gel Electrophoresis for an In Vitro Translation Study
Nanobiotechnology Reports, Vol. 19, No. 3, pp. 423–431 (год публикации - 2024)
10.1134/S263516762460127X
5. Шуленина ОВ, Суханова ЕА, Яровой БФ, Толстыко ЕА, Коневега АЛ, Полесскова ЕВ Антибактериальная активность дрожжей из уникальных биоценозов ActaNaturae (год публикации - 2024)