Лаборатория инженерной энзимологии

IMG_7086-2 Попов Владимир Олегович
Заведующий лабораторией
Директор ФИЦ Биотехнологии РАН
член-корреспондент РАН, доктор химических наук, профессор
ИНБИ, корп. 2, приемная директора
Telefone+7 (495) 952-34-41
Envel vpopov@fbras.ru, vpopov@inbi.ras.ru

Основное

ОПИСАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ

Ключевые слова
структурная биология, рентгеноструктурный анализ, криоэлектронная микроскопия, энзимология, структурно-функциональная характеристика белков и ферментов, металлоферменты, белки экстремофильных организмов, мышечная пластичность, ростовые факторы, биотехнологии


Направления исследований

  • Структурно-функциональные исследования макромолекул

– Структурные исследования белков и сложных мультибелковых комплексов
– Структурно-функциональные исследования ферментов экстремофильных организмов. Анализ молекулярных основ адаптации ферментов к работе в условиях крайних температур, высокой и низкой кислотности и высокой солености окружающей среды
– Структурно-функциональные исследования металлоферментов

  • Механизмы мышечной пластичности и роль мышечных ростовых факторов


Основные методы исследований

  • Мы проводим все этапы структурно-функционального исследования макромолекул (белков и их комплексов) от поиска гена целевого белка до получения его 3D структуры, в т.ч.: клонирование и экспрессию; выделение, очистку и полную биохимическую и кинетическую характеристику; пробоподготовку (например, кристаллизацию в случае рентгеноструктурного анализа), получение и анализ пространственной структуры. При анализе пространственных структур мы дополнительно используем методы молекулярного моделирования и динамики
  • Благодаря широким партнерским отношениям для выяснения структуры макромолекул и их комплексов помимо метода рентгеноструктурного анализа мы используем и другие современные методы структурной биологии: малоугловое рентгеновское рассеяние, криоэлектронную микроскопию, ЯМР
  • Мы поддерживаем тесные партнерские отношения с отделом «Белковая Фабрика» НИЦ «Курчатовский институт», что открывает нам доступ к уникальной исследовательской инфраструктуре Курчатовского научного центра – источнику синхротронного излучения,  высокопроизводительной и прецизионной роботизированной системе кристаллизации макромолекул, одному из самых современных криоэлектронных микроскопов. В рамках Российско-японского сотрудничества мы получаем белковые кристаллы в условиях микрогравитации на Международной Космической Станции
  • У нас налажена работа анаэробного бокса, оснащенного спектрофотометром и микроскопом, позволяющего проводить исследование кинетических и физико-химических свойств белков, чувствительных к кислороду, а также их кристаллизацию в бескислородных условиях. Наличие специального шлюза позволяет транспортировать выросшие кристаллы в дьюары с жидким азотом без потери анаэробности для последующего рентгеноструктурного анализа
  • У нас налажено получение различных линий культур клеток человека и животных. Проводятся исследования морфологических и функциональных характеристик клеток микроскопическими методами (флуоресцентная микроскопия и др.)
  • В лаборатории активно используются методы иммуноферментного анализа, налажено получение моноклональных антител
  • Мы работаем с siRNA и mRNA. Умеем количественно определять mRNA с помощью полимеразной цепной реакции в реальном времени

Проекты лаборатории поддержаны грантами Российского Научного Фонда, Российского Фонда Фундаментальных Исследований, программой Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология» и др.


Краткая история лаборатории

Лаборатория инженерной энзимологии была образована в 1991 году на базе временного научного коллектива «Структурно-функциональные исследования макромолекул». Лаборатория в своем настоящем виде сформировалась в 2002 году после того, как в ее состав был включен отдел ферментов микроорганизмов. В 2014 году в состав лаборатории был включен ряд сотрудников из других лабораторий Института биохимии им.А.Н.Баха.

Достижения

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

1.     Структурно-функциональные исследования

В 2010-18 гг. мы депонировали в банк данных (www.rcsb.org) более 70 пространственных структур белков и их комплексов. Нами получен ряд пространственных структур, имеющих сверхвысокое (атомное) разрешение — уридинфосфорилаза из бактерии S.oneidensis (разрешение 0.95А), кристаллы которой получены в условиях микрогравитации, НАД-зависимая формиатдегидрогеназа из бактерии Moraxella sp. С1 (разрешение 1.10А), белок с неизвестной функцией из D.radiodurans (разрешение 1.10А).

В рамках данного направления, работы ведутся по следующим проектам:

1.1  Структурно-функциональные исследования мультигемовых цитохромов

В рамках проекта выделены и охарактеризованы два восьмигемовых цитохрома с с высокой нитритредуктазной активностью (ONR, octaheme nitrite reductase) из галоалкалофильных сероокисляющих бактерий рода Thioalkalivibrio. Методом рентгеноструктурного анализа установлены структуры свободных форм ONR и их комплексов с субстратами и ингибиторами. Охарактеризована роль олигомерной структуры ONR в катализе и стабилизации молекулы.

Показано, что ONR обладают рядом уникальных свойств, которые позволяют выделить их в отдельное семейство восьмигемовых нитритредуктаз. Ведутся работы по выяснению роли ONR в метаболизме галоалкалофильных бактерий рода Thioalkalivibrio. Для этого отсеквенирован и аннотирован геном бактерии Tv. nitratireducens, получены и проанализированы транскриптомы и частичный протеом этой бактерии, выращенной в разных условиях. Для исследования механизмов адаптации ферментов из семействе ONR к экстремальным условиям функционирования выделен и охарактеризован ONR нейтрофильной бактерии Geobacter ammonificans.

Совместно с лабораторией экологии и геохимической деятельности (д.х.н. Сорокин Д.Ю.) исследуются ферменты серного и азотного метаболизма бактерий рода Thioalkalivibrio. Выделены и охарактеризованы диссимиляторная сульфитредуктаза, флавоцитохром с сульфиддегидрогеназа, нитратредуктаза. Из бактерии Tv. paradoxus выделен новый фермент – тиоцианатдегидрогеназа (TcDH), катализирующий окислительное разложение тиоцианата в условиях роста бактерии на тиоцианате как единственном источнике энергии, азота и серы. Охарактеризованы функциональные свойства TcDH, с применением набора современных физико-химических методов (рентгеноструктурный анализ, ЭПР) показано, что TcDH содержит новый, неописанный ранее тип медь-содержащего активного центра. Начата работа по изучению механизмов встраивания ионов меди в активный центр TcDH.

Совместно с Отделом биологии экстремофильных микроорганизмов и лабораторией систем молекулярного клонирования проводится работа по структурно-функциональной характеристике мультигемовых цитохромов с, вовлеченных во внеклеточный перенос электронов (ВПЭ) на нерастворимые субстраты в процессах респираторной металлоредукции у термофильных бактерий и архей. Впервые идентифицирован и охарактеризован 11-гемовый цитохром с — один из ключевых компонентов ВПЭ у грам-положительной термофильной бактерии – железоредуктора Сarboxydothermus ferrireducens. Определена его пространственная структура, идентифицирован домен, отвечающий за связывание целевого цитохрома с поверхностным S-слоем клеточной стенки. Показано, что цитохром обладает уникальным строением электрон-транспортной цепи.

1.2 Структурно-функциональные исследования ферментов из экстремофильных организмов. Анализ молекулярных основ адаптации ферментов к работе в условиях крайних температур, кислотности и солевой концентрации

Исследования относятся к области структурной геномики и протеомики архей и экстремофильных бактерий. Объектами исследования являются ферменты из гипертермофильных архей, галоалкалофильных, термофильных и психрофильных бактерий, из микроорганизмов-металлоредукторов. В протеоме экстремофилов можно обнаружить ферменты с необычными каталитическими свойствами, с исключительной устойчивостью к агрессивным средам и адаптацией к работе в условиях крайних температур и кислотности, высокой солености и высокой концентрации органических растворителей. Например, в 2014-20155 гг мы охарактеризовали алкогольдегидрогеназу из археи T.sibiricus, которая сохраняет активность в течение 1 часа при 95°С, не денатурирует в 8М мочевине и в 50% DMSO, DMFA, ацетонитриле, метаноле.

В 2018 Г была охарактеризована трансаминаза из психрофильного организма Psychrobacter cryohalolentis, активная при 0-10 °С. Также в настоящее время завершена структурно-функциональная характеристика трансаминазы разветвленных аминокислот из термофильной бактерии Thermobaculum terrenum. Обнаружена исключительная устойчивость фермента в водно-органических смесях с содержанием растворителя до 50%. При этом нами показано, что добавление 15-20% диметилсульфоксида или метанола в реакционную смесь приводит к активации фермента при температурах реакции 50-60 °С.

Структурно-функциональное исследование таких ферментов позволяют расширить наши представления о ферментативном катализе и функции белков, анализировать механизмы адаптации к экстремальным средам и факторы стабилизации макромолекул. Полученные сведения позволяют далее конструировать ферменты с высоким биотехнологическим потенциалом.

Совместно с лабораторией систем молекулярного клонирования проведены работы по структурно-функциональной характеристике термостабильных ДНК-лигаз, алкоголь- и альдегиддегидрогеназ, пептидаз и никотинаминаз. Ведутся исследования термостабильных рекомбинантных стереоселективных трансфераз: трансаминаз III, IV и VI классов, транскетолаз и пренилтрансфераз. Ферменты отобраны из геномов термофильных архей из коллекции гипертермофильных организмов лаборатории гипертермофильных микробных сообществ.

Для целей биотехнологии в лаборатории проводится детальная структурно-функциональная характеристика трансаминаз – ферментов стереоселективного переноса аминогруппы. Исследуемые нами трансаминазы относятся к малоизученному классу пиридоксаль-5’-фосфат зависимых трансаминаз IV типа укладки и отличаются способностью к (S)- и (R)-стереоселективному аминированию кетокислот и (R)-селективному аминированию кетонов.

1.3  Структурные исследования белков и сложных мультибелковых комплексов

Лаборатория участвует в реализации ряда совместных исследований с ведущими научными коллективами страны. Нашим постоянным партнером во всех проектах является отдел «Белковая Фабрика» НБИКС-Центра НИЦ «Курчатовский институт». Помимо рентгеноструктурного анализа для получения структурной информации мы активно используем такие методы как ЯМР-спектроскопия, малоугловое рентгеновское рассеяние и криоэлектронная микроскопия. В 2018 году при участии сотрудников лаборатории была впервые установлена пространственная структура бутирилхолинэстеразы человека — фермента, с широким потенциалом практического применения: от антидота при отравлениях фосфорорганическими соединениями до мишени для терапии болезни Альцгеймера и наркозависимости.

Некоторые проекты, реализуемые в настоящее время:

  • Исследование белков и мультибелковых комплексов, контролирующих архитектуру генома у эукариот (совместно с ИБГ РАН) (в том числе в рамках Российско-немецкого проекта «Laseromix» — http://www.embl-hamburg.de/Laseromix/)
  • Исследование ДНК-связывающих HU-белков – перспективных мишеней для разработки нового класса антибиотиков (совместно с НИЦ «Курчатовский институт»)
  • Исследование ферментов, перспективных для использования в качестве биокомпонентов биосенсоров (в сотрудничестве с BOKU — University of Natural Resources and Life Sciences, Wien, Austria)
  • Исследование структуры комплексов антител с фуллереном С60 и его производными (совместно с лабораторией иммунобиохимии ФИЦ Биотехнологии РАН)
  • Исследование пространственных структур холиновых эстераз методами криоэлектронной микроскопии, молекулярной динамики и малоуглового рентгеновского рассеяния (совместно с рядом научных организаций).

2. Мышечные факторы роста

В рамках данного направления проводится изучение механизмов регуляции экспрессии ростовых факторов семейства ИФР-1 в скелетной мышце. Установлено, что из различных факторов клеточного стресса только гипертермия и ацидификация, т.е. факторы, сопровождающие интенсивное мышечное сокращение, стимулируют экспрессию МРФ. Показано, что глюкокортикоиды блокируют обнаруженный эффект стимуляции, что может служить одним из механизмов развития стероидной миопатии. Показано, что цАМФ активирует синтез системного ИФР-1 и механо-ростового фактора (МРФ) в мышечной ткани, тогда как длительное повышение концентрации иона Са2+ угнетает их экспрессию. Обнаружено, что освобождающиеся из поврежденных мышечных клеток миофибриллярные белки титин и миомезин стимулируют экспрессию МРФ и ИФР-1 в нормальных, неповрежденных клетках, запуская системы мышечной регенерации. Показано, что за проявление этой активности в составе миофибриллярных белков отвечают определенные фибронектиновые домены типа III и иммуноглобулиноподобные домены. Обнаружено, что домены каждого из двух типов имеют свои собственные рецепторы на мембране мышечных клеток, действующие через различные системы внутриклеточного сигналинга. Фибронектиновые домены типа III активируют систему Са2+ — Са2+/калмодулинзависимая протеинкиназа II, а иммуноглобулиноподобные домены – систему аденилатциклаза – цАМФ – протеинкиназа А. Выявлено, что домены титина и миомезина, стимулирующие экспрессию ростовых факторов, активируют и пролиферацию миобластов, причем через те же сигнальные системы. Обнаружено, что митогенный эффект миофибриллярных белков проявляется значительно сильнее в присутствии макрофагов.

Совместно с лабораторией оптимизации экспрессии генов создана дрожжевая система экспрессии механо-ростового фактора (МРФ). Полученный рекомбинантный белок обладает биологической активностью в системах in vitro и in vivo. Созданы высокочувствительные иммуноферментные системы детекции МРФ.

Созданы панели siРНК, ингибирующих экспрессию миостатина в клетках человека и мыши. Разработаны системы доставки данных siРНК в мышечные клетки.

 

Сотрудники

СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ

ФИО Ученая степень, звание Должность Место работы Городской телефон Внутренний телефон E-mail
1Попов
Владимир Олегович
д.х.н., профессор, чл.-корр. РАНзав. лабораторией/ директор ЦентраИНБИ, корп. 2, приемная директора(495) 952-34-41169vpopov@inbi.ras.ru
2Безсуднова
Екатерина Юрьевна
к.х.н.с.н.с.ИНБИ, корп. 1, комн. 264(495) 952-25-47-eubez@inbi.ras.ru
3Бойко
Константин Михайлович
к.б.н.с.н.с.ИНБИ, корп. 1, комн. 246--kmb@inbi.ras.ru
4Дергоусова
Наталья Ивановна
к.х.н.н.с.ИНБИ, корп. 2, комн. 216(495) 952-25-47-natd2002@mail.ru
5Жуков
Виталий Георгиевич
к.х.н.с.н.с.ИНБИ, корп. 4, комн. 3(495) 952-02-43112, 168zhukov@inbi.ras.ru
6Загустина
Наталья Алексеевна
к.б.н.с.н.с.ИНБИ, корп. 4, комн. 2(495) 952-02-43112, 168zagust@inbi.ras.ru
7Кравченко
Ирина Валерьевна
к.х.н.с.н.с.ИНБИ, корп. 2, комн. 317(495) 954-44-78-ink71@yandex.ru
8Куликова
Ольга Геннадьевна
к.х.н.н.с.ИНБИ, корп. 2, комн. 224--kulikovaolgag@mail.ru
9Малыгин
Александр Георгиевич
д.б.н.в.н.с.ИНБИ, корп. 1, комн. 335(495) 954-40-84-agmalygin@mail.ru
10Николаева
Алена Юрьевна
-м.н.с.ИНБИ, корп. 1, комн. 246(495) 952-36-81-aishome@mail.ru
11Сафонова
Татьяна Николаевна
к.х.н.И.о. с.н.с.ИНБИ, корп. 1, комн. 246(495) 952-36-81-tn_safonova@inbi.ras.ru
12Тихонова
Тамара Викторовна
к.х.н.с.н.с., зам. зав. лабораториейИНБИ, корп. 2, комн. 216(495) 952-87-99-ttikhonova@inbi.ras.ru
13Устинникова
Татьяна Борисовна
к.б.н.с.н.с.ИНБИ, корп. 1, комн. 246(495) 952-36-81-tustinn@inbi.ras.ru
14Фуралев
Владимир Александрович
к.х.н.с.н.с.ИНБИ, корп. 2, комн. 317(495) 954-44-78-furalyov@inbi.ras.ru

Оборудование

УНИКАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ


Название оборудования/ коллекции Место нахождения
1 Анаэробный бокс, оснащенный спектрофотометром для проведения кинетического анализа белков в бескислородных условиях и микроскопом для контроля процесса роста белковых кристаллов в бескислородных условиях ИНБИ, корп. 2, комн. 226
2 Кристаллизационная комната с постоянной температурой, оснащенная двумя дополнительными инкубаторами для кристаллизации белков при разных температурах и поляризационным микроскопом для контроля за процессом роста и качеством белковых кристаллов ИНБИ, корп. 2, комн. 226
3 Хроматографический холодильник, оснащенный хроматографом низкого давления, для выделения белков при низких температурах ИНБИ, корп. 2, комн. 216
4 Хроматографы высокого давления, оснащенные набором колонок для выделения и очистки белков ИНБИ, корп. 1, комн. 265
5 Прибор CFX96 RT System (BioRad ) для проведения ПЦР в режиме реального времени. Метод позволяет измерять экспрессию различных генов на уровне мРНК. В лаборатории используется для изучения экспрессии факторов роста и дифференцировки мышечной ткани ИНБИ, корп. 2. комн. 317
6 Флуоресцентный микроскоп DMLB (Leica) используется для флуоресуцентной микроскопии. Метод позволяет визуализовать локализацию изучаемых макромолекул во внутриклеточных компартментах. В лаборатории используется для изучения направленного транспорта молекул siРНК в мышечные клетки ИНБИ, корп. 2, комн. 317
7 Бокс для работы с культурами клеток млекопитающих ИНБИ, корп. 2. комн. 325

 

РИД

РЕЗУЛЬТАТЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (патенты, полезные модели, базы данных, ноу-хау и пр.)
Регистрационный номер Тип Название Авторы Заявитель/ патентообладатель Дата приоритета Дата публикации
1 125449 Патент на изобретение РФ Устройство для отбора пробы слезной жидкости Попов В.О.,
Липкин А.В.,
Панкратов Д.В.,
Зейфман Ю.С.,
Шлеев С. В.,
Андоралов В.М.
Курчатовский институт 24.10.12 10.03.13
 2 2509154 Патент на изобретение РФ Рекомбинантная плазмида pHisTevTSIB0821, трансформированный ею штамм Escherichia coli Rosetta (DE3)/pHisTevTSIB0821 и способ получения рекомбинантной пролизады TSIB_0821 Попов В.О.,
Фатеева Т.В.,
Юдкина О.В.,
Корженевский Д.А.,
Ракитина Т.В.,
Черкашина А.С.,
Слуцкая Э.С.,
Липкин А.В.
Курчатовский институт 16.10.12 10.03.14
3 2537555 Патент на изобретение РФ Корм сухой полнорациональный для собак крупных пород сбалансированного аминокислотного состава с доказанными био-функциональными свойствами (варианты) Королева О.В.,
Лисицкая К.В.,
Николаев И.В.,
Торкова А.А.,
Попов В. О.,
Лаптев Г.Ю.,
Никонов И.Н.
ФИЦ Биотехнологии РАН 09.10.12 20.04.14
4 2495509 Патент на изобретение РФ Способ получения композитного материала для электрода суперконденсатора. Изобретение к патенту Попов В.О.,
Липкин А.В.,
Ярополов А.И.,
Шумакович Г.П.,
Морозова О.В.,
Панкратов Д.В.,
Васильева И.С.,
Зейфман Ю.С.,
Отрохов Г.В.
Курчатовский институт 23.07.12 10.10.13
5 2413422 Патент на изобретение РФ Способ производства кормовой белковой добавки с высокой усвояемостью из перо-пухового сырья для домашних животных и птицы на основе кратковременной температурной обработки Бреннер В.В.,
Волик В.Г.,
Исмаилова Д.Ю.,
Петровичев В.А.,
Попов В.О.,
Мазур В.М.,
Черноусов В.И.
ООО «РОСАНА» 16.10.09 10.03.11
6 2413766 Патент на изобретение РФ Термостабильная алкогольдегидрогеназа из археи Thermococcus sibricus Безсуднова Е.Ю.,
Бонч-Осмоловская Е.А.,
Гумеров В.М.,
Марданов А.В.,
Попов В.О.,
Равин Н.В.,
Скрябин К.Г.,
Стеханова Т.Н.
ФИЦ Биотехнологии РАН 16.10.09 10.03.11
7 2393228 Патент на изобретение РФ Способ получения пищевых волокон Попов В.О.,
Терёшина В.М.,
Меморская А.С.,
Феофилова Е.П.,
Королева О.В.,
Гальченко В.Ф.
ФИЦ Биотехнологии РАН 25.07.08 27.06.10
8 2361918 Патент на изобретение РФ Штамм мицелиального гриба Penicillium verruculosum – Продуцент комплекса целлюлаз, ксилланазы и ксилоглюканазы для гидролиза целлюлозы и гемицеллюлозы. Синицын А.П.,
Окунев О.Н.,
Черноглазов В.М.,
Синицына О.А.,
Попов В.О.
ФИЦ Биотехнологии РАН 26.02.08 20.07.09
9 2344173 Патент на изобретение РФ Кассета и рекомбинантная плазмида для экспрессии и секреции механозависимого фактора роста человека (MGF), штамм Saccharomyces cerevisiae- продуцент MGF и способ получения MGF Керученько Я.С.,
Хотченков В.П.,
Попов В.О.,
Морозкина Е.В.,
Марченко А.Н.,
Беневоленский С.В.
ФИЦ Биотехнологии РАН 27.10.06 20.01.09

 

Публикации

ЗНАЧИМЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

По направлению «Мультигемовые цитохромы»:

  1. Osipov EM, Lilina AV, Tsallagov SI, Safonova TN, Sorokin DY, Tikhonova TV, Popov VO. Structure of the flavocytochrome c sulfide dehydrogenase associated with the copper-binding protein CopC from the haloalkaliphilic sulfur-oxidizing bacterium Thioalkalivibrio paradoxusARh 1. Acta Crystallogr D Struct Biol. (2018) 74(Pt 7):632-642.
  2. Popinako A, Antonov M, Tikhonov A, Tikhonova T, Popov V.Structural adaptations of octaheme nitrite reductases from haloalkaliphilic Thioalkalivibrio bacteria to alkaline pH and high salinity. PLoS One. (2017) 12(5):e0177392.
  3. Тrofimov A.A., Polyakov K.M., Lazarenko V.A., Popov A.N., Tikhonova T.V., Тikhonov А.V., Popov V.O. Structural study of the X-ray induced enzymatic reaction of octaheme cytochrome c nitrite reductase. Acta Crystallographica D. (2015) v. 71, N5, 1087-94
  4. Doyle R.M., Marritt S.J., Gwyer J.D., Lowe T.G., Tikhonova T.V., Popov V.O., Cheesman M.R., Butt J.N. Contrasting catalytic profiles of multiheme nitrite reductases containing CxxCK heme-binding motifs. J. Biol. Inorg. Chem. (2013) 18, 655-667
  5. Tikhonova T.V., Tikhonov A.V., Trofimov A.A., Polyakov K.M., Boyko K.M., Cherkashin  E.A., Rakitina T.V., Sorokin D.Y., Popov V.O. Comparative structural and functional analysis of two octaheme nitrite reductases from closely related Thioalkalivibrio species. FEBS Journal (2012), v. 279, N 21, 4052–4061
  6. Trofimov A.A., Polyakov K.M., Tikhonova T.V., Tikhonov A.V., Safonova T.N., Boyko K.M., Dorovatovskii P.V., Popov V.O. Covalent modifications of catalytic tyrosine in octahaem cytochrome c nitrite reductase and their effect on the enzyme activity. Acta Crystallographica Sect D. (2012), v. D68, 144–153
  7. Anton A. Trofimov, Konstantin M. Polyakov, Konstantin M. Boyko, Tamara V. Tikhonova, Tatyana N. Safonova, Alexey V. Tikhonov, Alexandre N. Popov, and Vladimir O. Popov  Structures of complexes of octaheme cytochrome с nitrite reductase from Thioalkalivibrio nitratireducens with sulfite and cyanide. Acta Crystallographica Sect. D (2010), v. 66, 1043-1047
  8. Tamara V Tikhonova, Konstantin M Polyakov, Konstantin M Boyko, Tatiana N Safonova, Vladimir O Popov Octaheme cytochrome c nitrite reductase. in Handbook of Metalloproteins, ed A. Messerschmidt, John Wiley: Chichester. (2010) DOI: 10.1002/0470028637.met276.
  9. Konstantin M. Polyakov, Konstantin M. Boyko, Tamara V. Tikhonova, Alvira Slutsky, Alexey N. Antipov, Renata A. Zvyagilskaya, Alexandre N. Popov, Viktor S. Lamzin and Vladimir O. Popov High-Resolution Structural Analysis of a Novel Octaheme Cytochrome c Nitrite Reductase from the Haloalkaliphilic Bacterium Thioalkalivibrio nitratireducens. J.Mol.Biol. (2009) v. 389, N 5, 846-862
  10. Tamara V. Tikhonova, Alvira Slutsky, Alexey N. Antipov, Konstantin M. Boyko, Konstantin M. Polyakov, Dimitry Y. Sorokin, Renata A. Zvyagilskaya, Vladimir O. Popov. Molecular and catalytic properties of a novel cytochrome c nitrite reductase from nitrate-reducing haloalkaliphilic sulfur-oxidizing bacterium Thioalkalivibrio nitratireducens.  Biochim. Biophys. Acta (2006) 1764, 4, 715-723

 

По направлению «Структурные исследования белков и сложных мультибелковых комплексов»:

  1. Konstantin M. Boyko, Timur N Baymukhametov, Yury M Chesnokov, Michael Hons, Sofya V Lushchekina, Petr V Konarev, Alexey V Lipkin, Alexandre L Vasiliev, Ph.D. Patrick Masson, Vladimir O Popov, Michail V Kovalchuk 3D structure of the natural tetrameric form of human butyrylcholinesterase as revealed by cryoEM, SAXS and MD Biochimie. (2018), https://doi.org/10.1016/j.biochi.2018.10.017.
  2. Т. Н. Баймухаметов, Ю. М. Чесноков, Е. Б. Пичкур, К. М. Бойко, Т. В. Тихонова, А. Г. Мясников, А. Л. Васильев, А. В. Липкин, В. О. Попов, М. В. Ковальчук Пространственная структура цитохром c нитритредуктазы, полученная методом крио-электронной микроскопии. Acta Naturae. (2018) ТОМ 10 № 3 (38), 31-40.
  3. Konstantin Boyko, Tatiana Rakitina, Dmitry Korzhenevskiy, Anna Vlaskina, Yuliya Agapova, Dmitry Kamashev, Sergey Kleymenov, Vladimir Popov Structural basis of high thermal stability of histone-like HU protein from mollicute Spiroplasma melliferum KC3 Scientific Reports. (2016) 6, 36366; doi: 10.1038/srep36366.
  4. Safonova T., Mordkovich N., Veiko V., Okorokova N., Manuvera V., Dorovatovsky P., Popov V., Polyakov K. Concerted action of two subunits of the functional dimer of Shewanella oneidesis MR-1 uridine phosphorylase derived from a comparison of the C212S mutant and the wild-type enzyme Acta Crystallographica Sect. D (2016) v. 72, 203-210
  5. Konstantin M. Boyko, Marina A. Gorbacheva, Dmitry A. Korzhenevskiy, Maria G. Alekseeva, Dilara A. Mavletova, Natalia V. Zakharevich, Sergey M. Elizarov, Natalia N. Rudakova, Vladimir O. Popov, Valery N. Danilenko Structural characterization of the novel aminoglycoside phosphotransferase AphVIII from Streptomyces rimosus with enzymatic activity modulated by phosphorylation. Biochemical and Biophysical Research Communications. (2016). 477(4), 595–601.
  6. Osipov EM, Polyakov KM,  Kittl R, Shleev S, Dorovatovsky P, Tikhonova T., Hann S., Ludwig R. and  Popov V. Effect of the L499M mutation of ascomycetous Botrytis acladalaccase on redox potential and catalytic properties. Acta Crystallographica Sect. D (2014) v. 70, 2913-2923
  7. T. N. Safonova, Mikhailov S.N., Veiko V.P.,  Mordkovich, N.N., Manuvera V.A., Alekseev C.S., Kovalchuk M.V., Popov V.O., Polyakov K.M. High-syn conformation of uridine and asymmetry of the hexameric molecule revealed in the high-resolution structures of Shewanella oneidensis MR-1 uridine phosphorylase in the free form and in complex with uridine. Acta Crystallographica Sect. D (2014) v. 70, N 12, 3310–3319
  8. D.K. Nilov, I.G. Shabalin, V.O. Popov, V.K. Svedas Molecular Modeling of Formate Dehydrogenase: the Formation of the Michaelis Complex Journal of Biomolecular Structure and Dynamics (2012) v.30, N2, 170–179
  9. V.I.Tishkov, V.O.Popov Protein Engineering of Formate Dehydrogenase. Biomolecular Eng. (2006) v. 23, N 2-3, 89–110
  10. V.O. Popov, V.S. Lamzin NAD-dependent formate dehydrogenase. Biochem.J. (1994) v. 301, 625-64

 

По направлению «Структурно-функциональные исследования ферментов из экстремофильных организмов. Анализ молекулярных основ адаптации ферментов к работе в условиях крайних температур, кислотности и солевой концентрации»:

  1. Petrova TE, Boyko KM, Nikolaeva AY, Stekhanova TN, Gruzdev EV, Mardanov AV, Stroilov VS, Littlechild JA, Popov VO, Bezsudnova EY. Structural characterization of geranylgeranyl pyrophosphate synthase GACE1337 from the hyperthermophilic archaeon Geoglobus acetivorans. Extremophiles. (2018) 22, 6:877–888. doi: 10.1007/s00792-018-1044-5.
  2. Ekaterina Yu. Bezsudnova, Tatiana N. Stekhanova, Anna V. Popinako, Tatiana V. Rakitina, Alena Yu. Nikolaeva, Konstantin M.Boyko and Vladimir O. Popov Diaminopelargonic acid transaminase from Psychrobacter cryohalolentis is active towards (S)-(-)-1-phenylethylamine, aldehydes and α-diketones. Appl. Microbiol. Biotechnol. (2018) DOI: 10.1007/s00253-018-9310-0.
  3. Bezsudnova, Ekaterina Yu.; Dibrova, Daria V.; Nikolaeva, Alena Yu.; Rakitina Tatiana V., Popov Vladimir O. Identification of branched-chain amino acid aminotransferases active towards (R)-(+)-1-phenylethylamine among PLP fold type IV transaminases. J. of Biotechnology (2018) 271: 26-28. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2018.02.005.
  4. Konstantin Boyko, Tatiana Stekhanova, Alena Nikolaeva, Andrey V. Mardanov, Andrey L. Rakitin, Nikolai V. Ravin, Ekaterina Bezsudnova and Vladimir Popov «First structure of archaeal branched-chain amino acid aminotransferase from Thermoproteus uzoniensis specific for L-amino acids and R-amines» Extremophiles (2016) 20(2), 215–225
  5. Ekaterina Yu. Bezsudnova, Tatiana E. Petrova, Anna V. Popinako, Mikhail Yu. Antonov, Tatiana N. Stekhanova and Vladimir O. Popov. «Intramolecular hydrogen bonding in the polyextremophilic short-chain dehydrogenase from the archaeon Thermococcus sibiricus and its close structural homologs» Biochemie (2015) v.118, 82-89
  6. Modarres, Hassan; Dal Peraro, Matteo; Ravin, Nikolai; Dorokhov, Boris; Popov, Vladimir; Skryabin, Konstantin. «Understanding and Engineering Thermostability in the DNA Ligase from Thermococcus sp. 1519» Biochemistry (2015) v. 54 N 19, 3076-85
  7. 27.   Tatiana Petrova, Ella Slutskaya, Konstantin Boyko, Olga Sokolova, Tatiana Rakitina, Dmitry Korzhenevskiy, Marina Gorbacheva, Ekaterina Bezsudnova and Vladimir Popov «The localization of Trp residues on the surface of the dodecamer of the aminopeptidase APDkam598 from the archaeon Desulfurococcus kamchatkensis» Acta Crystallographica Sect. F. (2015) v. 71, 277-285
  8. 28.   Slutskaya E., Artemova N., Kleymenov S., Petrova T., Popov V. «Heat-induced conformational changes of TET peptidase from crenarchaeon Desulfurococcus kamchatkensis»  European Biophysics Journal (2015) v. 44, N 8, 667-675
  9. Stekhanova T., Bezsudnova E., Mardanov A., Gumerov V., Artemova N., Kleymenov S., Popov V. «Sodium chloride-induced modulation of the activity and thermal stability of short-chain oxidoreductase from Thermococcus sibiricus» Appl Biochem Biotech. (2013) 171, 1877–1889
  10. Bezsudnova Е., Boyko К., Polyakov К., Dorovatovskiy Р., Stekhanova Т., Gumerov V., Ravin N., Skryabin K., Kovalchuk M., Popov V. «Structural insight into the molecular basis of polyextremophilicity of short-chain alcohol dehydrogenase from the hyperthermophilic archaeon Thermococcus sibiricus» Biochimie (2012) 94, 2628-2638

 

По направлению «Мышечные факторы роста»:

  1. Kravchenko I.V., Furalyov V.A., Popov V.O. Specific titin and myomesin domains stimulate myoblast proliferation. Biochemistry and Biophysics Reports (2016) 9, 226–231.
  2. Кравченко И.В., Фуралев В.А., Попов В.О. Влияние миофибрилл на пролиферацию и дифференцировку миобластов в условиях совместного культивирования с макрофагами. Доклады Академии наук, 2018, т.479, N2, с.219-224.
  3. Kravchenko IV, Furalyov VA, Chatziefthimiou S, Wilmanns M, Popov VO. «Induction of insulin-like growth factor 1 splice forms by subfragments of myofibrillar proteins» Mol Cell Endocrinol (2015) v. 399, p. 69–77
  4. Фуралёв В.А., Кравченко И.В., Попов В.О. «Направленная доставка siРНК в дифференцированные миотубы мыши в культуре с помощью конъюгата катионного олигопептида с токсином FS2» Биохимия (2013) 78, 541–547
  5. Kravchenko I.V., Furalyov V.A., Popov V.O. «Stimulation of mechano-growth factor expression by myofibrillar proteins in murine myoblasts and myotubes» Molecular and cellular biochemistry (2012) v.363, N1-2, p.347-355
  6. Kravchenko I.V., Furalyov V.A., Lisitsina E.S., Popov V.O. «Stimulation of mechano-growth factor expression by second messengers» Archives of biochemistry and biophysics (2011) v. 507, N2, p. 323-331
  7. Фуралёв В.А., Кравченко И.В., Попов В.О. «Малые интерферирующие РНК к гену миостатина человека» Молекулярная биология (2009) 43, 4, 636-641
  8. Kravchenko IV, Furalyov VA, Khotchenkov VP, Popov VO. «Hyperthermia and acidification stimulate mechano-growth factor synthesis in murine myoblasts and myotubes» Biochemical and Biophysical Research Communications (2008) v. 375, p. 271-274
  9. Kravchenko I.V., Furalyov V.A., Khotchenkov V.P., Popov V.O. «Monoclonal Antibodies to Mechano-growth Factor» Hybridoma (2006) v. 25, N 5, 300-305

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ГРАНТЫ И ХОЗДОГОВОРА (2014-2015гг.)

№ пп Наименование работы № лота, контракта, соглашения, субсидии Финансирующая организация Наименование программы Период проведения работ Соисполнитель Руководитель работ
1. Исследование митогенных и дифференцировочных эффектов миофибриллярных белков титина и тиомезина, а также их отдель-ных доменов, на мышечные клетки 15-04-06229 Российский фонд фундаментальных исследований 22015-2017 Кравченко И.В.
2. Структурно-функциональные исследования белков экстремофильных микроорганизмов 14-24-00172 Российский научный фонд 2014 — 2016 Попов В.О.
3. Молекулярные основы индукции синтеза механо-ростового фактора Программа РАН МКБ 2013-2016 Попов В.О.
4. Структурно-функциональные исследования ключевых ферментов серного метаболизма галоалкалофильных серуокис-ляющих бактерий рода Thioalkalivibrio, формулировка структурных основ адаптации к экстремальным условиям функ-циионирования 13-04-01296 Российский фонд фундаментальных исследований 2013-2015 Тихонова Т.В.
5. Разработка методики 6получения, выделения и оч8истки, опр9еделение условий кристаллизации белков. Участие в сеансах КЭ «Кристаллизатор» в основных экспедициях 2015 гг. Обработка результатов КЭ «Кристаллизатор», проведенных 2015 году на аппаратуре «JAXA-PCG» 1313.15.01 Институт кристаллографии РАН 2009 — 2015 Бойко К.М.
6. Договор № 588-01 на выполнение НИР по теме: «Кристаллографические исследования новых термостабильных трансаминаз» OOO «МолТех» 2014-2014 Липкин А.В.
7. Кинетические и структурные особенности новой альдегид-дегидрогеназы из термофильной археи Pyrobacullum sp.1860 13-04-00798 Российский фонд фундаментальных исследований 2013-2014 Безсуднова Е.Ю.
8. Исследования физиологических индукторов экспрессии МРФ 12-04-01090-а Российский фонд фундаментальных исследований 2012-2014 Кравченко И.В.
9. Структурно-функциональные исследования убиквитин лигазы (Е3) паркин, компоненты убиквитин-протеасомной системы 12-04-01223-а Российский фонд фундаментальных исследований 2012-2014 Качалова Г.С.

 

Международные проекты

МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО
№ пп Фонд/ программа
Акроним Наименование проекта на английском языке Наименование проекта на русском языке Период проведения работ Страны-участницы Сайт проекта
1. Седьмая Рамочная Программа Европейского Сообщества Prospare PROgress in Saving Protein And Recovering Energy ПРОгресс в Сохранении Протеинов и Восстановлении Энергии 2008-2011 Россия, Италия, Бельгия http://www.prospare.eu/
2. The ERA.Net RUS Thermogene Novel thermostable enzymes for industrial biotechnology Новые термостабильные ферменты для промышленной биотехнологии 2013-2016 Великобритания, Германия, Норвегия, Россия
3. Российское Космическое Агентство/Японское космическое агентство Кристаллизатор Проведение Космического Эксперимента «Кристаллизатор» на аппаратуре «JAXA-PCG» 2009-2017 Россия, Япония
4. ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 — 2020 годы» Structural studies of the proteins controlling genome architecture and gene expression of the eucariots using ESRF facilities Исследование пространственной структуры белков, контролирующих архитектуру генома и регуляцию экспрессии генов у эукариот, с использованием возможностей Европейского центра синхротронного излучения 2015 Россия, Франция
5. ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 — 2020 годы» Laseromix Research and development for biological XFEL experiments Разработка научных основ применения рентгеновских лазеров на свободных электронах для биологических исследований 2014-2017 Россия, Германия http://www.embl-hamburg.de/Laseromix/

 

В рамках работ по структурным исследованиям лаборатория сотрудничает с ведущими международными научными центрами, работающими в области структурной биологии: EMBL (Гамбург, Германия), ESRF (Гренобль, Франция), Spring8 (Хиого, Япония), BESSY (Берлин, Германия), Argone (Чикаго, США).

В рамках работ по направлению «Мышечные факторы роста» лаборатория сотрудничает с группой М.Вильманса (EMBL, Гамбург, Германия)

 

Диссертации

ЗАЩИЩЕННЫЕ ДИССЕРТАЦИИ
Диссертант Диссертация Тема работы Научный руководитель/ консультант
Год защиты
1 Хоменков В.Г. кандидатская Использование методов геносистематики для изучения видового состава и метаболического потенциала микроорганизмов-деструкторов ароматических ксенобиотиков Попов В.О. 2005
 2 Бойко К.М. кандидатская Структурно-функциональные исследования цитохром с нитритредуктазы из галоалкалофильной бактерии Thioalkalibrionitratireducens Попов В.О. 2006
 3 Садыхов Э.Г. кандидатская Получение, термостабильность и структурные исследования формиатдегидрогеназы из различных источников Попов В.О. 2007
 4 Слуцки А.С. кандидатская Исследование каталитических свойств мультигемовой нитритредуктазы из галоалкалофильной бактерии Thioalkalibrio nitratereducens Попов В.О. 2008
 5 Шабалин И.Г. кандидатская Структурное исследование НАД-зависимых формиатдегидрогеназ из различных организмов Попов В.О. 2010
 6 Трофимов А.А. кандидатская Структуры комплексов восьмигемовой цитохром С нитритредуктазы из Thioalkalibrio nitratereducens с субстратами, продуктами и ингибиторами Попов В.О. 2011
 7 Тихонов А.В. кандидатская Восьмигемовые нитритредуктазы из галоалкалофильных бактерий рода Thioalkalibrio: каталитические свойства, структура, механизм адаптации Попов В.О. 2012
 8 Зейфман Ю.С. кандидатская Нанобиокомпозитные материалы с использованием оксидоредуктаз: получение, совйства и применение Попов В.О. 2013

 

Услуги

КОНТРАКТНЫЕ УСЛУГИ (которые лаборатория готова оказать на хоздоговорной основе)
  • Получение пространственных структур белков и белковых комплексов

Знания о пространственной структуре макромолекул незаменимы при исследовании на современном уровне механизмов функционирования сложных биологических комплексов, ответственных за большинство процессов в живой клетке, разработке новых биокатализаторов и фармпрепаратов.

Мы оказываем услуги по установлению 3D структуры белков и их комплексов. Объекты для исследования могут представлять собой как очищенные (частично очищенные) препараты, так и гены целевых белков. Основным используемым методом исследования является наиболее широко применимый в настоящее время метод рентгеноструктурного анализа. В то же время в зависимости от поставленных задач могут быть привлечены другие методы структурного исследования: малоугловое рентгеновское рассеяние, криоэлектронная микроскопия, ЯМР-спектроскопия.

Для проведения структурных исследований используется широкий спектр современного оборудования. В процессе исследования могут быть задействованы возможности партнерских центров, работающих в области структурных исследований.

Результатом выполненных работ является уточненная пространственная структура исследуемого объекта. По желанию может быть проведен детальный анализ полученных структурных данных.

Работы могут выполняться как на безвозмездной (совместные публикации), так и на возмездной основе. Стоимость работ зависит от их сложности и оценивается индивидуально.

 

Награды

НАГРАДЫ, ПРЕМИИ, ОТЛИЧИЯ, БЛАГОДАРНОСТИ (за научную и научно-организационную деятельность)
Сотрудники Вид премии/ награды Наименование премии/ награды Год присуждения
1 Попов В.О.
(соавторы — Савицкий А.П., Савицкая А.В.​ , Садыхов Э.Г., Жученко Л.А., Ходунова А.А., Байков А.Д., Дзантиев Б.Б., Бызова Н.А., Жердев А.В.)
Премия Правительства Российской Федерации 2010 года в области науки и техники За создание и внедрение в отечественную практику биотехнологических методов анализа для решения социально значимых задач неонатального скрининга, контроля наркопотребления и безопасности продуктов питания 2011
2 Попов В.О.,
Загустина Н.А.,
Жуков В.Г.
(соавторы — Безбородов А.М., Курлович А.Е., Рогожин И.С., Улезло И.В., Копылов В.Н., Орлов А.Е., Растегаев А.Г., Галецкий А.В., Пискунов М.В., Ушакова Н.А.)
Премия Правительства Российской Федерации 1997 года в области науки и техники За создание технологии биологической очистки воздуха от техногенных выбросов летучих органических соединений 1997
3 Попов В.О.,
Тихонова Т.В.
Премия Международной академической издательской компании «Наука/Интерпериодика» За лучшую публикацию в журналах РАН 2008
4 Бойко К.М. Стипендия Президента Российской Федерации За работу «Структурная характеристика белков, перспективных для применения в биомедицине и промышленной биотехнологии» 2012
(на 3 года)
5 Бойко К.М. Стипендия им. В.Л. Кретовича За работу «Структурное исследование цитохром с нитритредуктазы из экстремофильной бактерии Thioalkalivibrio nitratireducens» 2005