|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Изучение структурно-функциональных свойств белков цитоскелета и двигательных систем эукариотических клетокНИР
Study of structure and function of cytoskeletal and motility system proteins of eukaryotic cells.
- Руководитель НИР: Бураков А.В.
- Участники НИР: Блинков М.А., Бродский И.Б., Левицкий Д.И., Надеждина Е.С., Николаева О.П., Новикова Т.М., Соловьянова О.Б.
- Подразделение: Научно-исследовательский институт физико-химической биологии имени А.Н.Белозерского
- Срок исполнения: 1 января 2019 г. - 31 декабря 2023 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 3.1
- Номер ЦИТИС: АААА-А19-119032190041-3
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: другое
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
- Критическая технология России: Клеточные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 34.19.19 Цитофизиология
- 34.19.21 Особенности поведения клеток в культуре
- 34.15.15 Пространственная структура и свойства биополимеров
- Классификатор OECD: Клеточная и тканевая инженерия, Биохимия и молекулярная биология
-
Ключевые слова:
электронная микроскопия, везикулярный транспорт, живые системы, цитоскелет, биополимеры, аппарат гольджи, актомиозин, флуоресцентная микроскопия, эукариоты, клеточная подвижность
muscle contractility microtubules in living systems, electron microscopy, vesicular transport, fluorescence microscopy, biopolymers, golgi apparatus, biopolymer, heat denaturation of protein, the cytoskeleton, actomyosin, microtubules in living systems, eukaryotes, protein, cell motility -
Описание:
В рамках НИР проводятся исследования свойств белков клеток животных и человека, непосредственно входящих в состав цитоскелета или имеющих отношение к его функционированию. Цитоскелет – это совокупность различных фибрилл, определяющих анизотропию цитоплазмы, в том числе мышечный сократительный аппарат и микротрубочки, отвечающие помимо прочего за клеточную подвижность и везикулярный транспорт. Микротрубочки также играют важную роль в прогрессии клеточного цикла и развитии ряда нейродегенеративных заболеваний. В НИР планируется изучить структурно-функциональные свойства главных белков мышечного сократительного аппарата тропомиозина и миозина, включая их аналоги из немышечных клеток. Также предусматривается изучение ряда белков, участвующих как в регуляции пространственной организации микротрубочек, так и в регуляции везикулярного транспорта. Роль отдельных аминокислотных остатков и отдельных доменов в структурно-функциональных свойствах изучаемых белков исследуется с помощью направленного мутагенеза. В работе наряду со стандартными молекулярно-биологическими, биохимическими и цитологическими методами применяются уникальные приборы: дифференциальный сканирующий калориметр и флуоресцентный микроскоп со сверх-разрешением.
-
Abstract:
The purpose of this project is to study the proteins of animal and human cells that are direct part of the cytoskeleton or related to its functioning. The cytoskeleton is a combination of various fibrils that determine the anisotropy of the cytoplasm, including the muscular contractile apparatus and microtubules, which are responsible, among other things, for cell motility and vesicular transport. Microtubules also play an important role in the progression of the cell cycle and the development of a number of neurodegenerative diseases. It is planned to study the structural and functional properties of the main proteins of the muscular contractile apparatus of tropomyosin and myosin, including their analogues from non-muscle cells. It also provides for the study of a number of proteins involved both in the regulation of the spatial organization of microtubules and in the regulation of vesicular transport. The role of individual amino acid residues and individual domains in the structural and functional properties of the studied proteins is studied using directed mutagenesis. Along with standard methods from cell biology, biochemistry and molecular biology, the unique instruments are used in the work: a differential scanning calorimeter and a super-resolution fluorescence microscope.
-
Планируемые результаты:
Будет выяснено, какую роль играют две различные изоформы белка р150Glued в регуляции движения клеток. Будут охарактеризованы новые белки, взаимодействующие с различными изоформами гамма-тубулина, и выяснена роль изоформ гамма-тубулина в независимой от центросомы нуклеации микротрубочек. Будет выяснено, какую роль играет пока малоизученная γ-изоформа тропомиозина, характерная для медленных скелетных мышц, в регуляции сокращения таких мышц. Будет установлено, какую роль играют миопатические мутации M9R, K169E и E151A в гене γ-изоформы тропомиозина в развитии тяжелых наследственных заболеваний медленных скелетных мышц человека. Предполагается также подробно изучить структурно-функциональные особенности нейрональных изоформ тропомиозина. Будут выяснены основные принципы организации микротрубочек в интервазных клетках эволюционно древних эукариот - морских губок.
-
Научный задел:
За последние годы научным коллективом были исследованы многие аспекты функционирования цитоскелетных белков клеток человека и животных; результаты исследования были опубликованы в виде научных статей в рецензируемых журналах.
-
Основные результаты:
После выполнения поставленных на данном этапе задач продолжаются дальнейшие исследования по данной тематике.
- Добавил в систему: Александрушкина Надежда Ивановна
Источник финансирования НИР
| госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Изучение структурно-функциональных свойств белков цитоскелета и двигательных систем эукартических клеток |
| Результаты этапа: Было продемонстрировано, что αβ-гетеродимер тропомиозина является более подходящей моделью для изучения эффектов миопатических мутаций в β-цепи Tpm, чем ββ-гомодимер, который практически не существует в скелетных мышцах человека. Также было проведено сравнение влияния гипертрофированных, D175N и E180G и дилатационных мутаций кардиомиопатии E40K и E54K в гене TPM1 на свойства отдельных актин-миозиновых взаимодействий и характеристики регуляции кальция в ансамбле молекул миозина. По результатам данных исследований были опубликованы две статьи. Было исследовано участие белка BicD в транспорте COPII-окаймленных везикул из эндоплазматического ретикулума в аппарат Гольджи. Статья, посвящённая результатам данных исследований, готовится к печати. Кроме того, была показана роль центросомного пула микротрубочек для формирования первичной реснички, дефекты которой приводят к тяжёлым заболеваниям человека – цилиопатиям. Также было изучено взаимодействие рибосомального белка RPL22e с микротрубочками. По результатам данных исследований также были опубликованы две статьи. | ||
| 2 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Изучение структурно-функциональных свойств белков цитоскелета и двигательных систем эукартических клеток |
| Результаты этапа: В рамках выполнения гостемы нами был получен ряд приоритетных научных результатов, в частности: 1. Детально проанализированы различные аспекты позиционирования центросом в различных клетках. Описана роль динеин/динактинового комплекса в продуцировании тянущей силы, приложенной к микротрубочкам и необходимой для центрирования центросомы. Разобраны последствия перераспределения динеин/динактина в клеточном кортексе, приводящие к нарушению симметрии системы микротрубочек и направленному сдвигу центросомы из центрального положения. Результаты анализа были опубликованы в виде статьи в журнале Cells (doi:10.3390/cells9061351) 2. Изучены некоторые аспекты динеин/динактинового внутриклеточного транспорта. В частности, нами впервые было показано, что адаптер динеина BicD2/Rab6 необходим для поддержания ассоциированных с аппаратом Гольджи структур ERES (Endoplasmic Reticulum Exit Sites). Полученные результаты были опубликованы в виде статьи в журнале Traffic (https://doi.org/10.1111/tra.12774) 3. Изготовлены ингибирующие генетические конструкции, эффективно элиминирующие изоформы динактина p150Glued в культивируемых клетках млекопитающих и проанализирована по дням динамика негативных изменений жизнеспособности клеток при отсутствии трансфекции их спасающим конструктом. | ||
| 3 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Изучение структурно-функциональных свойств белков цитоскелета и двигательных систем эукартических клеток |
| Результаты этапа: В результате выполнения работ на данном этапе НИР нами был открыт абсолютно новый механизм регуляции динамики плюс-концов микротрубочек; кроме того, были впервые описаны неизвестные ранее аспекты везикулярного траффика по микротрубочкам между эндоплазматическим ретикулумом и аппаратом Гольджи. Таким образом в рамках данного этапа получен ряд приоритетных научных результатов, опубликованных в 2021 году в виде статей в высокорейтинговых зарубежных научных журналах, проиндексированных в системе Web Of Science Core Collection и Scopus: Journal of Cell Biology, 2021, 220(6): e201907224 Molecular Biology of the Cell, 2021, 32(5): 435-445 Traffic, 2021, 22(3): 64-77 Иллюстрации из двух наших статей были вынесены редакциями на обложки соответствующих номеров журналов: Molecular Biology of the Cell (первый автор – Бураков А.В.) Traffic (автор для корреспонденции – Бродский И.Б.) | ||
| 4 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Изучение структурно-функциональных свойств белков цитоскелета и двигательных систем эукартических клеток |
| Результаты этапа: В 2022 году в рамках выполнения 4 этапа работы нами успешно был осуществлён поиск новых белковых факторов, обеспечивающих организацию микротрубочек на поверхности цистерн аппарата Гольджи. Мы получили и опубликовали новые приоритетные научные данные о том, что в изученных нами клеточных линиях, полученных из африканской зелёной мартышки, активность мембран Гольджи в качестве центра организации микротрубочек различна; что было продемонстрировано поочерёдным экспериментальным разрушением клеточных ЦОМТов как посредством воздействия ингибиторов, так и путём микроманипуляций. Мы выяснили, что обнаруженная разница коррелирует с уровнем экспрессии ряда генов, кодирующих белки, роль которых в организации микротрубочек ранее никем не была описана. И наоборот, генетическая модификация исследуемых клеток путём внедрения в них конструкций, кодирующих ряд хорошо изученных в этом отношении белков, хотя и привела к достоверному изменению уровня цитоплазматической нуклеации микротрубочек, однако продемонстрировала отсутствие связи этого процесса с мембранами Гольджи. Кроме того, методами ингибиторного анализа нам удалось продемонстрировать, что сигнальный каскад с участием одного из обнаруженных нами новых участников организации микротрубочек на Гольджи - малой ГТФазы Arl7 (Arl4C) - различается в клетках зелёной мартышки и человека Результаты выполнения 4 этапа работы были доложены на следующих конференциях: 1. Всероссийская Школа-конференция "Коллекции культур клеток человека и животных: современные вызовы и сетевые решения", Санкт-Петербург, 22-23 июня 2022 (стендовый доклад) 2. 3-я международная конференция "Системная биология и системная физиология: регуляция сложных биологических систем. Внутриклеточная сигнализация и регуляция метаболизма", Москва, 2-4 декабря 2022 (устный доклад) По результатам выполнения 4 этапа работы также была опубликована статья в рецензируемом журнале (Q1 по классификации Web of Science): Brodsky et. al., Divergent Contribution of the Golgi Apparatus to Microtubule Organization in Related Cell Lines, (2022), IJMS, 23(24):16178, DOI 10.3390/ijms232416178 | ||
| 5 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Изучение структурно-функциональных свойств белков цитоскелета и двигательных систем эукартических клеток |
| Результаты этапа: В 2023 году в рамках выполнения пятого этапа работы нами были проведены успешные исследования тубулинового цитоскелета, т.е. микротрубочек и их свойств, у эволюционно древних многоклеточных - холодноводных морских губок Halisarca dujardini. Микротрубочки являются обязательным компонентом эукариотических клеток, поскольку без них невозможен процесс клеточного деления: хромосомы распределяются между дочерними клетками при помощи микротрубочек митотического веретена. Мы впервые обнаружили, что у примитивных эволюционно древних многоклеточных микротрубочки являются факультативной структурой в интерфазе клеточного цикла, и в срезах губок их можно увидеть практически только в составе жгутиков хоаноцитов. Однако, если инициировать процессы трансдифференцировки, то микротрубочки появляются практически во всех интерфазных клетках самых разных типов, и затем опять исчезают спустя некоторое время. Полученные данные вносят существенный вклад в наше понимание эволюции тубулинового цитоскелета. Статья по результатам выполнения пятого этапа работы находится на стадии рецензирования в журнале. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".
Прикрепленные файлы
| № | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
|---|