Лаборатория молекулярной генетики

 

Александров Александр Иванович
Заведующий лабораторией
Заместитель директора по научной работе
кандидат биологических наук
ИНБИ, корп. 2, комн. 210
Телефон +7 (495) 954-44-87
E-Mail alexvir@inbi.ras.ru

Основное

ОПИСАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ

Ключевые слова
дрожжи, антимикотики, механизмы действия, клеточная гибель, апоптоз, некроз, амилоиды, прионы, протеостаз, терминация трансляции


Направления исследований

  • Систематическое исследование клеточной гибели дрожжей
  • Изучение механизмов действия антимикотиков и других биологически-активных веществ
  • Изучение эндогенных амилоидов дрожжей и моделирование амилоидных заболеваний человека в дрожжевой модели
  • Изучение факторов, влияющих на правильное сворачивание белков в клетке, а также различных не амилоидных белковых агрегатов


Основные методы исследований

  • Молекулярная генетика дрожжей, в том числе работа с полногеномными коллекциями дрожжевых мутантов, создание новых мутантных линий с применением современных технологий генной инженерии (ПЦР, рестриктный анализ, электрофорез ДНК).
  • Биохимические методы анализа (электрофорез белков, аффинная хроматография, стандартное и ультра-центрифугирование, различные энзиматические методы)
  • Флуоресцентная микроскопия и проточная цитометрия


Краткая история лаборатории

Лаборатория молекулярной генетики, созданная и долгое время возглавляемая член-корр. РАН М.Д. Тер-Аванесяном, была организована в Кардиологическом научном центре АМН СССР в 1988 году. В 2011 году лаборатория почти в полном составе перешла в Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН. После смерти Михаила Давидовича в 2018 году, руководителем лаборатории стал к.б.н. Александр Иванович Александров.

Достижения

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Основные достижения (с 2015 года):

  • Создан метод для исследования структуры укладки амилоидов, полученных из клеток дрожжей, основанный на частичном протеолизе амилоидов с помощью протеиназы К и последующей масс-спектрометрической идентификацией устойчивых пептидов. С помощью метода прокартированы структуры прионов белка Sup35 с различной структурой
    https://www.biorxiv.org/content/10.1101/604660v1?rss=1
  • Получены данные о влиянии белка Pub1 на эффективность терминации трансляции через его взаимодействие с рибосомами и белков Sup35 (eRF3)
    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28467675
  • Получены данные о защитной роли белков Pub1 и Upf1 в клетках, содержащих прион [PSI+]
    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30463309
  • На основе исследования агрегации и токсичности немутантного гентингтина в клетках дрожжей получены данные о существовании полимеризационных каскадов, которые могут играть роль в патогенезе различных амилоидных заболеваний
    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26673834
    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27220690
  • При систематическом исследовании релокализации белков в ответ на гиперосмотический стресс обнаружен феномен быстрой и обратимой агрегации различных белков, например, шаперонов и амилоидогенных белков, который указывает на структурированность цитоплазмы и наличие в ней крупных «твердых» областей, проницаемых для мономерных, но для олигомерных белков
    https://www.biorxiv.org/content/10.1101/562728v1
  • Освоены и разработаны подходы для массового скрининга мутантов дрожжей на предмет увеличенной вероятности клеточной гибели и изучения их возраст-специфической остановки деления, что позволило обнаружить новый тип клеточной гибели, асоциированный с делением клеток
    https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.10.20.465133v2
  • Написан систематический обзор о внешних факторах, которые вызывают гибель дрожжей и проведен анализ иследованных при этом параметрах клеточной гибели
    https://www.mdpi.com/2309-608X/7/11/88
  • Освоена методика точного определения изменений уровня белка, меченного GFP с помощью проточной цитометрии, которая позволила экспериментально подтвердить влияние кассет устойчивости к G418 на трансляцию мРНК, кодируемых генами, расположенных рядом с локусом интеграции
    https://academic.oup.com/nar/article/49/19/11134/6381141


Важные достижения до 2015 года
:

  • Наиболее значительные достижения лаборатории связаны с исследованием прионных и неприонных амилоидов дрожжей. Показано, что фактор терминации трансляции дрожжей eRF3 проявляет свойства, характерные для прионных белков млекопитающих. В составе этого белка выявлены области, отвечающие за прионные свойства и активность в терминации трансляции.
  • Разработаны новые подходы к анализу структуры прионных частиц, предложен и экспериментально подтвержден механизм поддержания и размножения  прионов. Выяснена роль шаперона Hsp104 в репликации прионов дрожжей. Полученные данные позволили определить прионы как амилоиды, подверженные фрагментации.
  • Продемонстрировано и исследовано явление штаммовой вариабельности свойств прионов дрожжей. Установлены молекулярные основы барьеров при межвидовой передаче прионной инфекции.
  • Обнаружено явление взаимозависимости возникновения амилоидных агрегатов различных белков, что позволило выявить причину токсичности гентингтина человека для клеток дрожжей.
  • Впервые продемонстрировано, что аппарат терминации трансляции дрожжей вовлечен в контроль стабильности мРНК, и принимает участие в организации цитоскелета и регуляции клеточного цикла.
  • Обнаружены нонсенс кодон-неспецифичные  и -специфичные модуляторы эффективности терминации трансляции.

Сотрудники

СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ

ФИО Ученая степень, звание Должность Место работы Городской телефон Внутренний телефон E-mail
1Александров
Александр Иванович
к.б.н.зав. лабораторией/ зам. директора по научной работеИНБИ, корп. 2, комн. 210(495) 954-44-87475alexvir@inbi.ras.ru
2Алиева
Майя Камандаровна
-м.н.с.ИНБИ, корп. 2, комн. 304(495) 954-40-97454-
3Бидюк
Виктория Александровна
-м.н.с., аспирантИНБИ, корп. 2, комн. 304(495) 954-40-97454victoria.bidiuk@gmail.com
4Галлямов
Артур Альбертович
-м.н.с., аспирантИНБИ. корп. 2 комн. 306(495) 954-40-97454arturens96@gmail.com
5Дергалев
Александр Андреевич
-м.н.с.ИНБИ, корп. 2, комн. 306(495) 954-40-97454alexanderdergalioff@gmail.com
6Кушниров
Виталий Владимирович
д.б.н.в.н.с.ИНБИ, корп. 2, комн. 308(495) 954-40-97454vkushnirov@inbi.ras.ru
7Ламердонова
Фатима Хасбиянова
-м.н.с., аспирантИНБИ, корп. 2, комн. 308(495) 954-40-97454Lamertim@mail.ru
8Митькевич
Ольга Владимировна
к.х.н.с.н.с.ИНБИ, корп. 2, комн. 308(495) 954-40-97454mitkevich@inbi.ras.ru
9Пахомова
Мария Дмитриевна
-ст. лаборант ИНБИ, корп. 2, комн. 304 (495) 954-40-97454mari.pakhomova.99@mail.ru
10Ураков
Валерий Николаевич
к.б.н.с.н.с.ИНБИ, корп. 2, комн. 306(495) 954-40-97454valery.urakov@gmail.com

Оборудование и Коллекции

УНИКАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ


Название оборудования/ коллекции Место нахождения
1 Механическая станция дозирования в 96/384 луночные планшеты (2-220 мкл) (Gilson Platemaster) ИНБИ, корп. 2, комн. 308
2 Имиджер для визуализации флуоресценции (УФ) и хемилюминисценции (Vilber Lourmat) ИНБИ, корп. 2, комн. 308
3 Настольная ультрацентрифуга Beckman Optima MAX-XP ИНБИ, корп. 2, комн. 308
4 Флуоресцентный микроскоп Zeiss Axioskop 40 ИНБИ, корп. 2, комн. 308
5 Систематическая коллекция дрожжей, содержащих белки, меченные зеленым флуоресцентным белком c С-конца (GFP) (4159 штаммов) ИНБИ, корп. 2, комн. 308
6 Систематическая коллекция дрожжей, содержащих делеции не жизненно важных генов (Yeast Knock-out Collection)  (~4500 штаммов) ИНБИ, корп. 2, комн. 308
7 Систематическая коллекция штаммов, содержащих сниженную продукцию жизненно важных белков (DAMP) (~900 штаммов) ИНБИ, корп. 2, комн. 308
8 Систематическая коллекция штаммов, содержащих охарактеризованные термочувствительные аллели в жизненно важных генах (Yeast ts-collection) (~900 штаммов) ИНБИ, корп. 2, комн. 308
9 Систематическая коллекция мутантов содержащих жизненно важные гены под контролем промотора репрессируемого доксициклином (Yeast Tet-off collection) (~900 штаммов) ИНБИ, корп. 2, комн. 308
10 Обширная коллекция штаммов, полученных в ходе всей истории работы лаборатории ИНБИ, корп. 2, комн. 308

Публикации

ЗНАЧИМЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

Значимые публикации с 2017 года:

  1. Bidiuk VA, Alexandrov AI, Valiakhmetov AY. Extracellular pH and high concentration of potassium regulate the primary necrosis in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Arch Microbiol. 2021 Dec 20;204(1):35. doi:10.1007/s00203-021-02708-6. PMID: 34927223;
  2. Kushnirov VV, Dergalev AA, Alexandrov AI. Amyloid Fragmentation and Disaggregation in Yeast and Animals. Biomolecules. 2021 Dec 15;11(12):1884. doi: 10.3390/biom11121884. PMID: 34944528; PMCID: PMC8699242;
  3. Egorov AA, Makeeva DS, Makarova NE, Bykov DA, Hrytseniuk YS, Mitkevich OV, Urakov VN, Alexandrov AI, Kulakovskiy IV, Dmitriev SE. Ribo-Seq and RNA-Seq of TMA46(DFRP1) and GIR2(DFRP2) knockout yeast strains. F1000Res. 2021 Nov 16;10:1162. doi: 10.12688/f1000research.74727.1.PMID: 34900236; PMCID: PMC8637242;
  4. Egorov AA, Alexandrov AI, Urakov VN, Makeeva DS, Edakin RO, Kushchenko AS, Gladyshev VN, Kulakovskiy IV, Dmitriev SE. A standard knockout procedure alters expression of adjacent loci at the translational level. Nucleic Acids Res. 2021 Nov 8;49(19):11134-11144. doi: 10.1093/nar/gkab872. PMID: 34606617; PMCID: PMC8565318;
  5. Grosfeld EV, Bidiuk VA, Mitkevich OV, Ghazy ESMO, Kushnirov VV, Alexandrov AI. A Systematic Survey of Characteristic Features of Yeast Cell Death Triggered by External Factors. J Fungi (Basel). 2021 Oct 20;7(11):886. doi: 10.3390/jof7110886. PMID: 34829175; PMCID: PMC8626022;
  6. Karginov AV, Alexandrov AI, Kushnirov VV, Agaphonov MO. Perturbations in the Heme and Siroheme Biosynthesis Pathways Causing Accumulation of Fluorescent Free Base Porphyrins and Auxotrophy in Ogataea Yeasts. J Fungi (Basel). 2021 Oct 19;7(10):884. doi: 10.3390/jof7100884. PMID: 34682305; PMCID: PMC8540529;
  7. Dergalev AA, Urakov VN, Agaphonov MO, Alexandrov AI, Kushnirov VV. Dangerous Stops: Nonsense Mutations Can Dramatically Increase Frequency of Prion Conversion. Int J Mol Sci. 2021 Feb 3;22(4):1542. doi: 10.3390/ijms22041542. PMID: 33546497; PMCID: PMC7913716;
  8. Bidiuk VA, Agaphonov MO, Alexandrov AI. Modulation of green to red photoconversion of GFP during fluorescent microscopy by carbon source and oxygen availability. Yeast. 2021 May;38(5):295-301. doi: 10.1002/yea.3543. Epub 2020 Dec 14. PMID: 33295038;
  9. Alexandrov AI et al. (2019) Analysis of novel hyperosmotic shock response suggests «beads in liquid» cytosol structure. Препринт — https://www.biorxiv.org/content/10.1101/562728v1;
  10. Alexandrov AI, Dergalev AA.  (2019). Increasing throughput of manual microscopy of cell suspensions using solid medium pads. MethodsX;
  11. Urakov, V. N., Mitkevich, O. V, Dergalev, A. A. and Ter-Avanesyan, M. D. (2018). The Pub1 and Upf1 Proteins Act in Concert to Protect Yeast from Toxicity of the [PSI(+)] Prion. Int. J. Mol. Sci. 19;
  12. Karginov, A. V, Fokina, A. V, Kang, H. A., Kalebina, T. S., Sabirzyanova, T. A., Ter-Avanesyan, M. D. and Agaphonov, M. O. (2018). Dissection of differential vanadate sensitivity in two Ogataea species links protein glycosylation and phosphate transport regulation. Sci. Rep. 8, 16428;
  13. Anisimova, A.S., Alexandrov, A.I., Makarova, N.E., Gladyshev, V.N., and Dmitriev, S.E. (2018). Protein synthesis and quality control in aging. Aging (Albany. NY). 10, 4269–4288;
  14. E Keinan, Ayelet-Chen Abraham , A Cohen , A Alexandrov, R Mintz , M Cohen, D Reichmann , D Kaganovich, Y Nahmias  (2018) High-Reynolds Microfluidic Sorting of Large Yeast Populations. Scientific Reports;
  15. Urakov, V. N., Mitkevich, O. V, Safenkova, I. V and Ter-Avanesyan, M. D. (2017). Ribosome-bound Pub1 modulates stop codon decoding during translation termination  in yeast. FEBS J. 284, 1914–1930;
  16. Serpionov G V., Alexandrov AI, Ter-Avanesyan MD (2016) Distinct mechanisms of mutant huntingtin toxicity in different yeast strains. FEMS Yeast Research: fow102. doi:10.1093/femsyr/fow102.

 

Диссертации

ЗАЩИЩЕННЫЕ ДИССЕРТАЦИИ
Диссертант Диссертация Тема работы Научный руководитель/ консультант Год защиты
1 Серпионов Г.В. кандидатская Роль взаимодействий между амилоидогенными белками в возникновении и токсичности амилоидов гентингтина человека у дрожжей Saccharomyces cerevisiae Александров А.И. 2019
2 Фокина А.В. кандидатская Генетический контроль гомеостаза ионов кальция у дрожжей рода Ogaeta Агафонов М.О. 2012
3 Александров А.И. кандидатская Факторы, влияющие на фрагментацию и токсичность амилоидных полимеров в клетках дрожжей Кушниров В.В. 2012
4 Афанасьева Е.Г. кандидатская Молекулярные механизмы межвидовых барьеров в передаче прионного состояния у дрожжей Кушниров В.В. 2011
5 Кушниров В.В. докторская Прионные и неприонные амилоиды: изучение в дрожжевой модели Тер-Аванесян М.Д. 2008
6 Фоминов Г.В. кандидатская Генетический анализ роли гликозилфосфатидилинозита в биогенезе клеточной стенки и сворачивании секретируемых белков дрожжей Saccharomyces cerevisiae Тер-Аванесян М.Д. 2006
7 Александров И.М. кандидатская Исследование полимеризации прионных белков in vivo методом полуденатурирующего электрофореза Кушниров В.В. 2006
8 Вишневская А.Б. кандидатская Прионные и неприонные амилоиды дрожжей Saccharomyces cerevisiae Кушниров В.В. 2006
9 Шкундина И.С. кандидатская Роль аминокислотных повторов прионного домена белка Sup35 в вариабельности цитоплазматического детерминанта [PSI+] Saccharomyces cerevisiae Тер-Аванесян М.Д. 2006
10 Крындушкин Д.С. кандидатская Прионный детерминант [PSI+ ] дрожжей Saccharomyces cerevisiae: структурная организация и механизмы поддержания Тер-Аванесян М.Д. 2004
11 Романова Н.В. кандидатская Факторы, влияющие на эффективность секреции рекомбинантного активатора плазминогена урокиназного типа клетками дрожжей Агафонов М.О. 2004
12 Чеченова М.Б. кандидатская α-субъединица комплекса COPI дрожжей Hansenula polymorpha: структурно-функциональная организация и роль в гомеостазе кальция Тер-Аванесян М.Д. 2004
13 Валуев И.А. кандидатская Неканонический функции факторов терминации трансляции eRF1и eRF3 у дрожжей Saccharomyces cerevisiae Тер-Аванесян М.Д. 2003
14 Кочнева-Первухова Н.В. кандидатская Прионный детерминант [PSI+] дрожжей Saccharomyces cerevisiae: факторы, влияющие на индукцию de novo и поддержание Тер-Аванесян М.Д. 2000
15 Пакайзер А.Н. кандидатская Клонирование и характеристика генов, вовлеченных в регуляцию биосинтеза клеточной стенки дрожжей Тер-Аванесян М.Д. 2000
16 Паушкин С.В. кандидатская Пироноподобный детерминант [PSI+] дрожжей Saccharomyces cerevisiae: механизм репликации и роль в терминации трансляции Тер-Аванесян М.Д. 1998
17 Агафонов М.О. кандидатская Система «вектор-хозяин» для экспрессии гетерологичных секретируемых белков в клетках дрожжей Hansenula polymorpha Тер-Аванесян М.Д. 1998
18 Богданова А.И. кандидатская Поведение плазмид в клетках метилотрофных дрожжей Hansenula polymorpha Тер-Аванесян М.Д. 1997
19 Дагкесаманская А.Р. кандидатская Взаимодействие омнипотентных супрессоров SUP35 и SUP45 с цитоплазматическими детерминантами у дрожжей Saccharomyces cerevisiae Тер-Аванесян М.Д. 1993
20 Дидиченко С.А. кандидатская Идентификация и внутриклеточная локализация продуктов генов SUP35 и SUP45, контролирующих точность трансляции у дрожжей Saccharomyces cerevisiae Тер-Аванесян М.Д. 1992
21 Кушниров В.В. кандидатская Структура и функциональная организация гена SUP2, контролирующего точность трансляции у дрожжей Тер-Аванесян М.Д. 1990
22 Ураков В.Н. кандидатская Гетерологичная экспрессия и секреция чужеродных белков клетками дрожжей Saccharomyces cerevisiae Тер-Аванесян М.Д. 1990

Награды

НАГРАДЫ, ПРЕМИИ, ОТЛИЧИЯ, БЛАГОДАРНОСТИ (за научную и научно-организационную деятельность)
Сотрудники Вид премии/ награды Наименование премии/ награды Год присуждения
1 Тер-Аванесян М.Д. Премия РАН имени А.Н. Баха За цикл работ «Прионные и неприонные амилоиды дрожжей: возникновение, свойства, моделирование нейродегенеративных заболеваний» 2014