Конференции

64-я Всероссийская научная конференция МФТИ

Список разделов ЛФИ - Секция биофизики

Направления работы секции:

- молекулярная биофизика

- структурная биология мембранных белков

- рентгеноструктурный анализ -криоэлектронная микроскопия

- молекулярные механизмы старения

- основанная на структуре рациональная разработка лекарственных средств

- оптическая спектроскопия, микроскопия сверхвысокого разрешения

- молекулярное моделирование биологических систем

  • ДНК-наносенсор на основе магнитных наночастиц для обнаружения и генотипирования Mycobacterium tuberculosis при температурах окружающей среды.

    Серьезной и актуальной проблемой является своевременная и точная диагностика туберкулеза (комплекса Mycobacterium tuberculosis (M.tb.).  В данной работе предлагается альтернативный метод определения антибиотикорезистентных штаммов M.tb., включающий дизайн гибридизационных зондов с возможностью дискриминировать однонуклеотидную вариацию. Платформой для осуществления таких манипуляций без амплификации служат магнитные наночастицы в комбинации с гибридизационными сенсорами.

  • Исследование олигомеризации мембранных белков методом локализационной микроскопии одиночных молекул

    В работе исследуется степень олигомеризации мембранных белков в нативном окружении. Одним из целевых белков исследования является канальный родопсин 2 — светочувствительный ионный канал. Экспериментальный метод исследования — фотоактивируемая локализационная микроскопия (PALM), один из методов флуоресцентной локализационной микроскопии одиночных молекул.

  • Исследование фотофизических свойств рецептора, сопряженного с G-белком, при помощи сольватохромных красителей на основе хромофора GFP

    В работе осуществляется поиск сольватохромных флуоресцентных красителей, которые были бы пригодны для определения конформационного состояния рецептора. Такие метки способны изменять свой спектр флуоресценции в зависимости от локальной среды.  Мы исследовали 2 красителя, которые взаимодействуют с цистеинами в белке с помощью малеимид-тиолового взаимодействия. Показаны связывание рецептора с красителем и изменения фотофизических свойств при добавлении к белку агониста и антагониста.

  • Структурное исследование неканонической мономерной трансаминазы из Desulfobacula toluolica

    В данной работе была получена структура неканонической мономерной трансаминазы D-аминокислот из Desulfobacula toluolica методом рентегеноструктурного анализа с разрешением 2.6 Å и был проведён её детальный сравнительный анализ с гомологами.

  • Микромасштабный термофорез в исследовании взаимодействия микобактериальных цитохромов Р450 с азольными соединениями

    В настоящей работе мы использовали альтернативный метод исследования цитохромов Р450 – микромасштабный термофорез (MST), который не использовался ранее для изучения данной группы белков. Получив значения констант связывания с лигандами, сравнимые с рассчитанными из спектрофотометрического титрования, мы показали, что MST может быть использован для изучения связывания цитохромов семейства Р450 с низкомолекулярными лигандами, особенно в тех случаях, когда классические подходы неприменимы.

  • Метод микромасштабного термофореза в исследовании лиганд-белковых взаимодействий GPCR рецепторов

    Целью данной работы является разработка технолгии для быстрого и точного измерения константы связывания  GPCR рецептора  с его лигандами  при помощи метода MST и адаптированных для этого метода нанодисков.

  • Связывание иона натрия в рецепторах CysLT1R и CysLT2R класса GPCR

    Цистеинил-лейкотриеновые рецепторы, CysLT1R и CysLT2R, исследуемые в данной работе – одни из ключевых участников в воспалительных процессах. Известно, что в активации GPCR класса А важную роль играет ион натрия, однако точный механизм его участия в функционировании белков не установлен. Целью данной работы является изучение роли иона натрия в активации рецепторов CysLT1R и CysLT2R методом 23Na ЯМР-релаксации.  


  • Semi-rational optimization of VirChR1, a viral channelrhodopsin, via site-directed mutagenesis

    VirChR1 is viral rhodopsin, a light-gated monovalent cation channel. Such proteins have found their use as tools for optogenetics, which utilizes rhodopsins’ properties to targetly activate neurons by light. However, for that, a protein has to meet certain requirements, e.g. selectivity or driving strong photocurrent density. In this work, semi-rational mutagenesis and patch-clamp technique were used to achieve that for VirChR1.

  • Исследование протеолиза белкового комплекса NpSRII/NpHtrII

    В данной работе изучалось расщепление белкового комплекса NpSRII/NpHtrII, связанное предположительно с активностью протеаз из экспрессионного штамма E. coli, от белков которого не удаётся полностью избавиться в процессе очистки. Приводятся результаты влияния температуры и ингибиторов на активность протеолиза, а также предположения о типах протеаз, отвечающих за расщепление комплекса NpSRII/NpHtrII.

  • Расчёт формы сильно изогнутой ДНК

    Известно, что ДНК в клетке сильно изогнута. На многих участках её форму можно посчитать с помощью классической модели упругого стержня. Если кривизна мала, выполняется закон Гука. В плоском случае, задача решена Эйлером. Но при увеличении кривизны закон Гука нарушается. В докладе приводится решение задачи о форме упругого стержня для произвольной зависимости энергии от кривизны. Результаты можно применять, чтобы описать форму маленьких плазмид

  • Clarifying the structure of the solvent component of protein crystals using machine learning models

    In this work, we investigated the possibility of classifying water molecules and chloride ions in the crystallographic structures of proteins using machine-learning models. We present a complete end-to-end scheme for the analysis and classification of chloride ions and water molecules. We also found crystallographic structures, in which chloride atoms are modeled incorrectly.

  • Исследование бактериальных сенсоров оксида азота семейства FIST.

    В данном проекте было проведено структурное исследование бактериальных сенсоров оксида азота (NO).

  • Новые мембрано-моделирующие системы и их применение в исследованиях структуры рецепторов, сопряженных с G-белком, с помощью криоэлектронной микроскопии

    В работе описываются две новые мембрано-моделирующие системы, основная задача которых сделать метод криоэлектронной микроскопии применимым к рецепторам, сопряженным с G-белком. Далее приводится сравнение свойств цистеинил лейкотриенового рецептора второго типа в классических и новых мембрано-моделирующих системах. 

  • Оптимизация метода получения каркасного белка для сборки нанодисков с GPCRs

    В работе представлен новый метод получения каркасного белка MSP1D1 для сборки нанодисков, который позволит упростить и удешевить исследования GPCRs. Метод основан на использовании фермента сортазы А для одноступенчатой очистки белка с помощью аффинной хроматографии. Для конструирования плазмиды, кодирующей целевой белок, использовалась сборка по Гибсону.

  • Создание точечных мутаций для функциональных тестов липидного рецептора GPCR nrg-1

    Рецептор, сопряженный с G-белком, nrg-1 участвует в регуляции различных клеточных процессов. После присоединения внеклеточного агониста рецептор передает сигналы внутрь клетки через белки Gi и G12/13.  Ряд аминокислотных остатков рецептора играет принципиальную роль в передаче сигналов. В данной работе в ген nrg-1, клонированный в плазмиду pcDNA3.1(+), вносятся точечные мутации при помощи метода MEGAWHOP. Чтобы оценить результат используются функциональные тесты.

  • Классификация липид-ионных взаимодействий по данным малоуглового рассеяния нейтронов, денситометрии и ядерного магнитного резонанса

    В данной работе исследовалось влияние ионов кальция и магния на структуру модельных мембран, составленных из цвиттер-ионных фосфолипидов. Предложены механизмы липид-ионных взаимодействий, реализующиеся при разной плотности упаковки мембраны.

  • Направленная экспрессия новых родопсинов в митохондриях: сравнение эффективности различных сигнальных последовательностей

    Данная работа посвящена исследованию нескольких представителей подсемейсв родопсинов, экспрессированных во внутренней мембране митохондрий (IMM) с использованием целевых сигнальных последовательностей. С помощью конфокальной микроскопии была показана успешная локализация белков в IMM. Полученные результаты позволяют применить оптогенетические подходы к изменению мембранного потенциала клетки, а также влиять на физиологию клетки.

  • Использование высокоаффинных антител для исследований структуры GPCR рецепторов методом криоэлектронной микроскопии

    Данная работа посвящена изучению струтктур GPCR-рецепторов методом криоэлеткронной микроскопии при помощи синтезированных фрагментов антител (Fab) к BRIL, встроенному в структру исследуемых белков для стабилизации и упрощения процесса кристаллизации. Такие Fab явялются реперными метками, упрощающими ориентацию маркомолекулы и увеличивающими ее массу до необходимого значения в 100кДа. 

  • Создание палитры генетически кодируемых флюоресцентных меток для микроскопии в анаэробных условиях

    Целью работы было создание на основе флавин-связывающего белка из семейства LOV-доменов как можно большего числа белков с значительно отличающимися спектрами флуоресценции. Такая палитра может быть применена для многоцветной флуоресцентной микроскопии анаэробных организмов и других оптогенетических приложений. 

  • Virtual screening of G-protein coupled receptors in structure-based drug design pipeline

    The current work is devoted to the identification of selective ligands to the class A lipid GPCR by means of virtual screening (VS). The results of the benchmark aimed to search for the best VS strategy are reported. 

  • Circular permutation of thermostable flavin-based fluorescent protein from Chloroflexus aggregans

    In this work, we assembled 3 circularly permuted variants of a flavin-based fluorescent protein from the thermophilic bacterium Chloroflexus aggregans. It was demonstrated that such permutations are fundamentally possible and the resulting proteins have sufficient stability for full-fledged activity.

  • Характеризация липидных кубических фаз в условиях меняющейся влажности

    Кристаллизация мембранных белков, необходимая для их дальнейшего изучения методом SAXS, может быть поставлена в пластиковой или стеклянной кристаллизационной плашке. В данной работе сравнивается испарение в каждой из плашек с течением времени (поскольку кристаллизация белков занимает несколько месяцев), а также пропускание рентгеновского излучения каждой из плашек.

  • Антирестрикционная активность ArdB против EcoR124II

    В настоящей работе изучена антирестрикционная активность белка ArdB против системы рестрикции-модификации (RM-системы) EcoR124II, относящейся к рестриктазам I типа и входящей в семейство IС. Мы показали, что, несмотря на ранее известное ингибирование EcoKI, ArdB не оказывает влияние на эндонуклеазную активность EcoR124II.

  • Построение иммунного профиля CD4+ T клеток по данным цитометрии крови

    В работе был усовершенствован подход к многопараметрическому типированию CD4+ T клеток периферической крови, охватывающий более 40 различных фенотипов, описываемых поверхностными маркерами, включающими хемокиновые рецепторы. Разработанная стратегия была использована в анализе 6 функциональных подтипов CD4+ T клеток, опосредующих противоопухолевый иммунитет.

  • Сравнение основных характеристик lux-биосенсоров на основе Bacillus subtilis и биосенсоров на основе Escherichia coli

    Цельноклеточные стресс-индуцируемые lux-биосенсоры - это клетки, специфически реагирующие на конкретные вещества или типы стрессовых воздействий индукцией люминесценции. В данной работе сравниваются характеристики биосенсоров на основе грамположительной бактерии B. subtilis и грамотрицательной бактерии E.coli. Используя данные биосенсоры в комплексе, можно делать более полный сравнительный анализ воздействия токсикантов на грамположительные и грамотрицательные бактерии.

  • Задание ориентации белков при направленной экспрессии во внутренней мембране митохондрий

    Работа сосредоточена на адресной доставке белков в митохондрии. Особое внимание было уделено ориентации белков, доставляемых во внутреннюю мембрану митохондрий. Используя различные сигнальные последовательности и их модификации были получены обе ориентации: С-концом в межмембранное пространство и в матрикс.

  • Навигация в интраоперационном поле методом спектроскопии диффузного отражения: исследование на оптических фантомах

    В представленной работе рассмотрена задача обнаружения края опухоли с помощью одноволоконной реализации метода спектроскопии диффузного отражения (Diffuse Reflectance Spectroscopy, DRS) с использованием оптических фантомов с однородным и неоднородным распределением хромофоров, которые имитируют оптические свойства здоровых и патологических тканей мочевого пузыря.

  • Диффузный имиджинг с использованием пространственно-структурированного света для навигации в интраоперационном поле

    В этой работе на примере оптического фантома с гетерогенным распределением хромофоров, имитирующих оптические свойства нормальных и патологических тканей мочевого пузыря была оценена точность определения границ опухоли с помощью метода SFDI. 

  • Изучение процесса олигомеризации апоферритина методом негативного контрастирования

    В работе получены микрофотографии белкового раствора апоферритина методом негативного контрастирования. На полученных микрофотографиях идентифицированы мономеры, димеры, тримеры, а также более крупные белковые кластеры. Обнаружены тримеры белка, образованные различными механизмами олигомеризации. Кроме того, обнаружен эффект распада белковых олигомеров при высушивании образца.

  • Исследование влияния микроклиматических условий на рост белковых кристаллов in meso

    Исследовано влияние различных типов кристаллизационных плашек и микроклиматических условий их содержания на рост кристаллов. Существенного влияния с учётом точности эксперимента не выявлено.

  • Исследование чувствительности белков-рецепторов QS систем мезофильных и психрофильных бактерий рода Aliivibrio к C8-HSL и 3OHC10-HSL

    Настоящая работа посвящена исследованию чувствительности регуляторных белков LuxI/LuxR QS систем Aliivibrio fischeri и Aliivibrio logei к C8-HSL и 3OHC10-HSL с помощью цельноклеточных биосенсоров. Получены результаты, подтверждающие различия в специфичности LuxR1 и LuxR2 к различным АИ

  • Экспрессия, очистка и кристаллизация фрагмента бактериальной гистидин-киназы, содержащего сенсорный, TM и HAMP домены

    Знание атомарной структуры рецептора является важным элементом для понимания механизмов передачи им сигнала. В данной работе изучается получение пригодных для сбора дифракционных данных и расшифровки структуры кристаллов фрагмента бактериальной гистидин-киназы.

  • Молекулярные основы спектральной настройки флавин-связывающих флуоресцентных белков со смещением в синий и красный цвета

    В работе были получены мутанты недавно разработанного нами термостабильного белка CagFbFP из термофильной фототрофной бактерии Chloroflexus aggregans со смещением максимума флуоресценции в синюю и красную область, и было показано, что идентифицированные мутанты позволяют проводить двухцветную микроскопию на примере клеток E. coli, трансформированных соответствующими плазмидами.

  • Внутренне неупорядоченные участки в АТФ-синтазах

    АТФ-синтаза - один из ключевых биоэнергетических комплексов в живых организмах. Структурная организация АТФ-синтаз в разных видах отличается.
    Некоторые субъединицы включают в себя неупорядоченные участки, имеющие функциональное значение.
    Были проанализированы аминокислотные последовательности субъединиц АТФ-синтазы из различных организмов, выделены участки, предположительно являющиеся неупорядоченными. Проведено сравнение АТФ-синтаз на предмет наличия в них внутренне неупорядоченных участков.

  • Моделирование методом броуновской динамики зависящих от температуры сборки и разборки тубулиновых микротрубочек.

    Прошлая модель микротрубочки предоставила точные описания структур кончиков микротрубочек во время сборки и разборки, а также позволила по-новому взглянуть на механизмы создания толкающих и тянущих сил динамическими микротрубочками. В этой работе мы расширяем модель, чтобы описать чувствительность сборки и разборки микротрубочек к температуре. Наш анализ дает оценки активационных барьеров связей тубулин-тубулин и проливает новый свет на старую проблему термостабильности цитоскелета тубулина.

  • Исследование динамики белковых гранул в человеческих клетках и in vitro

    В данной работе методом FRAP сравнивается динамика стресс-гранул (СГ) в клетках HDF при различных условиях, а также исследуется образование гранул каркасного белка СГ в присутствии краудинг-агента in vitro. 

  • Применение оптогенетической системы защелачивания лизосом для регулирования биологических процессов в клетке

    Целью работы является проверка оптогенетического метода защелачивания лизосом в трансфецированных плазмидой клетках HEK293T по уровню флуоресценции белка pHluorin.