Home ОТДЕЛ СТРУКТУРНОЙ БИОХИМИИ БЕЛКА



Руководитель Отдела:
КУРГАНОВ Борис Иванович, профессор, доктор химических наук
тел.: (495)-952-5641
факс: (495)-954-2732
e-mail: kurganov ЭТ inbi.ras.ru

Отдел структурной биохимии белка организован в 2002 г. Отдел включает две лаборатории:
лабораторию ферментных систем, заведующий лабораторией - проф. Б.И.Курганов и лабораторию молекулярной организации биологических структур, заведующий лабораторией - проф. Д.И.Левицкий.


      Основным направлением научных исследований, объединяющим деятельность обеих лабораторий, является изучение механизмов денатурации и агрегации белков и механизмов защитного действия шаперонов.
      Актуальность работ по исследованию агрегации белков и механизмов, предотвращающих агрегацию, диктуется их большой практической важностью при решении задач, связанных с биотехнологией и медициной. На основании углубленного изучения механизма агрегации белковых субстратов в Отделе структурной биохимии белка разрабатываются методы количественной оценки способности шаперонов подавлять агрегацию белков. Для исследования процессов агрегации белковых субстратов используются методы динамического светорассеяния и седиментации в аналитической ультрацентрифуге. Для контроля стадии денатурации белковых субстратов применяется метод дифференциальной сканирующей калориметрии. Отдел структурной биохимии белкам является единственным научным центром в мире, в котором проводится параллельное изучение денатурации и агрегации белков в условиях, когда температура повышается с заданной скоростью.
      Теоретическая новизна проводимых исследований состоит в том, что механизмы защитного действия шаперонов изучаются на основе оригинальных представлений о механизме агрегации белков, развиваемых в Отделе структурной биохимии белка. Эти представления допускают возможность смены кинетического режима агрегации при изменении условий (концентрации белкового субстрата, температуры, ионной силы, pH и т.д.). При достаточно низких концентрациях белка реализуется кинетический режим, при котором скорость-лимитирующей стадией агрегации является стадия роста агрегата на ядрах, образовавшихся на стадии нуклеации. Повышение концентрации белка и снижение температуры способствует переходу в кинетический режим, при котором скорость-лимитирующей стадией является стадия разворачивания белковой молекулы.
      Наряду с традиционным представлением о сохранении гомеостаза с помощью системы, включающей шапероны и ферменты фолдинга, рассматривается возможность существования и иного пути регуляции, опосредуемого биологическими эффектами низкомолекулярных термостабильных гидрофобных белков. Новые представления разрабатываются на основе исследования механизмов защитного действия стресс-индуцируемого фактора ингибирования миграции макрофагов (macrophage migration inhibitory factor, MIF) в тест-системах, основанных на подавлении тепловой агрегации модельных белковых субстратов.
      Сворачивание новосинтезированных полипептидных цепей in vivo происходит в условиях краудинга, создаваемого макромолекулярными компонентами клетки. Краудинг способствует усилению агрегации частично свернутых состояний полипептидной цепи, что должно приводить к снижению выхода нативной конформации. Одна из функций шаперонов состоит в подавлении агрегации частично свернутых состояний (или частично развернутых состояний белковой молекулы, которые образуются в условиях стресса). Проводимые в Отделе исследования направлены на выяснение роли краудинга в агрегации белковых молекул и в процессах взаимодействия частично развернутых (и частично свернутых состояний) белковых молекул с шаперонами.
      Результаты поиска агентов, препятствующих агрегации белков, могут найти применение при создании лекарственных средств, предназначенных для лечения болезней, в основе патогенеза которых лежит агрегация белковых молекул (катаракта, фиброзный кистоз, бактериальные и вирусные инфекции, инфаркт миокарда, инсульт, рак, а также нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, болезнь Хантингтона, прионные энцефалопатии, боковой амиотрофический склероз, известные как «конформационные болезни»).

Сотрудники Отдела участвуют в выполнении работ по грантам:
      - Программа Президиума РАН "Молекулярная и клеточная биология", проект “Механизмы защитного действия молекулярных шаперонов при денатурации и агрегации белков”,
      - INTAS проект "Mechanisms of protein denaturation and design of new inhibitors of protein aggregation for the pharmacological treatment of Alzheimer and other condensation diseases",
      - Программа поддержки ведущих научных школ Минпромнауки РФ (грант № 813.2003.4).

Основные публикации:
1. Курганов Б.И. “Кинетика агрегации белков. Количественная оценка шаперонной активности в тестах, основанных на подавлении агрегации белков”. Биохимия, 2002, т. 67, № 4, с. 492-507.
2. Курганов Б.И. “Оценка активности молекулярных шаперонов в тест-системах, основанных на подавлении агрегации белка”. Успехи биологической химии, 2002, т. 42, с. 89-138.
3. Kurganov, B.I. “Principles of quantitative estimation of the chaperone-like activity”. Tsinghua Science and Technology, 2002, v. 7, № 4, p. 331-339.
4. Курганов Б.И., Рафикова Э.Р., Добров Е.Н. “Кинетика тепловой агрегации белка оболочки вируса табачной мозаики”. Биохимия, 2002, т. 67, № 5, с. 629-638.
5. Chebotareva, N.A., Andreeva I.E., Makeeva, V.F., Kurganov, B.I., Livanova, N.B., Harding, S.E. “Self-association of phosphorylase kinase from rabbit skeletal muscle in the presence of natural osmolyte, trimethylamine N-oxide”. Progr. Colloid Polym. Sci., 2002, v. 119, p. 70-76.
6. Nikolaeva, O.P., Orlov, V.N., Bobkov, A.A., Levitsky, D.I. “Differential scanning calorimetric study of myosin subfragment 1 with tryptic cleavage at the N-terminal region of the heavy chain”. Eur. J. Biochem., 2002, v. 269, № 22, p. 5678-5688.
7. Tsiavaliaris, G., Fujita-Becker, S., Batra, R., Levitsky, D.I., Kull, F.J., Geeves, M.A., Manstein, D. J. “Mutations in the relay loop region result in dominant-negative inhibition of myosin II function in Dictyostelium." EMBO Reports, 2002, v. 3, № 11, p. 1099-1105.
8. Маркосян К.А., Курганов Б.И. "Cu-Шапероны - внутриклеточные переносчики ионов меди. Функция, структура и механизм действия” (обзор). Биохимия, 2003, т. 68, № 8, с. 1013-1025.
9. Wang, K., Kurganov, B.I. "Kinetics of heat- and acidification-induced aggregation of firefly luciferase". Biophysical Chemistry, 2003, v. 106, p. 97-109.
10. Rafikova, E.R., Kurganov, B.I., Arutyunyan, A.M., Kust, S.V., Drachev, V.A., Dobrov, E.N. "A mechanism of macroscopic (amorphous) aggregation of the tobacco mosaic virus coat protein". The International Journal of Biochemistry and Cell Biology, 2003, v. 35, 1452-1460.
11. Замятнин А.А. "Биофизические проблемы олигопептидной регуляции". Биофизика, 2003, т. 48, № 6, с. 1030-1039.
12. Zamyatnin, A.A., Vladimirov, M.G., Borchikov, A.S. Endogenous Regulatory OligoPeptide Knowledgebase, 2003,
http://erop.inbi.ras.ru/
13. Кремнева Е.В., Николаева О.П., Гусев Н.Б., Левицкий Д.И. “Влияние тропонина на тепловую денатурацию связанного в актином тропомиозина” (обзор). Биохимия, 2003, т. 68, № 7, С. 976-984.
14. Маркосян К.А., Курганов Б.И. "Фолдинг, неправильный фолдинг и агрегация белков. Образование телец включения и агресом” (обзор). Биохимия, 2004, т. 69, № 9, с. 1196-1212.
15. Маркосян К.А., Замятнин А.А., Курганов Б.И. "Антибактериальные богатые пролином природные олигопептиды и их белки-мишени” (обзор). Биохимия, 2004, т. 69, № 9, с. 1332-1344.
16. Чеботарева Н.А., Курганов Б.И., Ливанова Н.Б. "Биохимические эффекты молекулярного краудинга” (обзор). Биохимия, 2004, т. 69, № 11, с. 1522-1536.
17. Kurganov, B., Doh, M., Arispe, N. "Aggregation of liposomes induced by the toxic peptides Alzheimer’s Aβs, human amylin and prion (106–126): facilitation by membrane-bound GM1 ganglioside". Peptides, 2004, v. 25, p. 217–232.
18. Meng, F.-G., Hong, Y.-K., He, H.-W., Lyubarev, A.E., Kurganov, B.I., Yan, Y.-B., Zhou, H.-M. "Osmophobic effect of glycerol on irreversible thermal denaturation of rabbit creatine kinase". Biophysical Journal, 2004, v. 87, № 4, p. 2247-2254.
19. Chebotareva, N.A., Andreeva, I.E., Makeeva, V.F., Livanova, N.B., Kurganov B.I. "Effect of molecular crowding on self-association of phosphorylase kinase and its interaction with phosphorylase b and glycogen". Journal of Molecular Recognition, 2004, v. 17, p. 426–432.
20. Chebotareva, N.A., Kurganov, B.I., Harding, S.E., Winzor D.J. "Effect of osmolytes on the interaction of flavin adenine dinucleotide with muscle glycogen phosphorylase b". Biophysical Chemistry, 2004, 113, p. 61–66.
21. Замятнин А.А. "Биохимические проблемы олигопептидной регуляции". Биохимия, 2004, т. 69, № 11, с. 1565 – 1573.
22. Dedova, I.V., Nikolaeva, O.P., Mikhailova, V.V., dos Remedios, C.G., Levitsky, D.I. “Two opposite effects of cofilin on the thermal unfolding of F-actin: a differential scanning calorimetric study”. Biophysical Chemistry, 2004, v. 110, p. 119-128.
23. Levitsky D. I. “Structural and functional studies of muscle proteins by using differential scanning calorimetry”. In: “The Nature of Biological Systems as Revealed by Thermal Methods” (Denes Lorinczy, Ed.), Kluwer Acad. Publ., Dordrecht/Boston/London, 2004, p. 127-158.
24. Левицкий Д.И. “Применение метода дифференциальной сканирующей калориметрии для структурно-функциональных исследований мышечных белков” (обзор), Успехи биологической химии, 2004, т. 44, с. 133-170.
25. Левицкий Д.И. “Актомиозиновые системы биологической подвижности” (обзор). Биохимия, 2004, т. 69, № 11, с. 1447-1462.
26. Cherepkova, O.A., Gurvits, B.Ya. "Macrophage Migration Inhibitory Factor: Identification of the 30-kDa MIF-Related Protein in Bovine Brain". Neurochemical Research, 2004, v. 29, № 7, p. 1399–1404.
27. Arispe, N., Doh, M., Simakova, O., Kurganov, B., De Maio, A. "Hsc70 and Hsp70 interact with phosphatidylserine on the surface of PC12 cells resulting in a decrease of viability". FASEB Journal, 2004, v. 18, № 11, 1636-1645.
28. Kremneva, E., Boussouf, S., Nikolaeva, O., Maytum, R., Geeves, M.A., Levitsky, D.I. “Effects of two familial hypertrophic cardiomyopathy mutations in α-tropomyosin, Asp175Asn and Glu180Gly, on the thermal unfolding of actin-bound tropomyosin”. Biophys. J., 2004, v. 87, № 6.
29. Еронина Т.Б., Чеботарева Н.А., Курганов Б.И. "Влияние осмолитов на инактивацию и агрегацию гликогенфосфорилазы b под действием гуанидингидрохлорида". Биохимия, 2005, т. 70.


[Главная страница] - [Карта сайта] - [Поиск по сайту] -


email to INBI
Last review: 06, November, 2004.
© A.N.Bach Institute of Biochemistry of the R.A.S., 2001-2007