Конференции

66-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

 

Формат проведения: Очный

Дата и место проведения: 03.04.2024 в 12:20, МФТИ: Поточная аудитория корпуса Физтех.Арктика

  • Изучение механизма регуляции экспрессии гена ферритина А в клетках Escherichia coli

    Целью данной работы являлось сравнение индукции промотора гена ftnA в клетках E. coli в зависимости от содержания белка FtnA в клетках.

  • Структурное исследование мутантных форм эндолизина LysSi3, активного в отношении грамотрицательных полирезистентных бактерий

    В рамках данной работы был получен ряд мутантных форм эндолизина LysSi3 по ключевым остаткам, предположительно определяющим активность LysSi3, с помощью рентгеноструктурного анализа получены пространственные структуры этих белков и проведен их сравнительный анализ с установленной ранее структурой LysSi3 дикого типа.

  • Получение изображения сосудов, ассоциированных с дыхательными путями, на основе спектра генераций вторых гармоник

    В данной работе на основе комбинации ГВГ и флуоресцентно-меченного биотина была проведена визуализация бронхиального дерева и крупных сосудов, ассоциированных с дыхательными путями.

  • Оптимизация морфометрии дыхательных путей для оценки распределения патогенов

    В настоящем исследовании был разработан подход для морфометрии генераций дыхательного пути, построенных на основе трехмерных изображений, полученных при помощи конфокальной лазерной сканирующей микроскопии.

    Такой подход позволит в дальнейшем идентифицировать количество патогенов относительно единицы объема поверхности дыхательного пути. Кроме того, подобный подход возможно будет использовать для оценки биодоступности ингаляционных форм лекарственных препаратов.

  • Оптогенетическое воздействие на митохондрии при помощи изменения рН цитозоля

    Обнаруженное в работе повышение концентрации кальция в митохондриальном матриксе при оптогенетическом защелачивании цитозоля является важным звеном в понимании взаимосвязи рН и концентрации кальция в клетках, а также их роли в индукции клеточной гибели

  • Структурные исследования рекомбинантного белкового комплекса c-ring АТФ-синтазы шпината

     

    В данной работе исследовался рекомбинантный c-ring из АТФ-синтазы хлоропластов шпината, экспрессированный в клетках Escherichia coli. Белок был выделен и очищен с помощью биохимических способов: центрифугирование, высаливание сульфатом аммония, анион-обменная хроматография. Полученный образец был исследован структурными методами: методом малоуглового рентгеновского рассеяния и электронной микроскопии (негативное контрастирование).

  • Основанный на AlphaFold алгоритм предсказывает стехиометрию роторного кольца АТФ-синтазы F-типа от 8 до 27 протомеров

    Кольцо с-ринг - один из ключевых элементов АТФ-синтазы.  В настоящее время описаны с-ринги АТФ-синтахз F-типа со стехиометрией от 8 до 17. 

    Мы представляем простой подход, который позволил нам оценить стехиометрию всех с-рингов, последовательности которых присутствуют в геномных базах данных. Нами были обнаружены кольца со стехиометрией от 8 до 27. Наша работа свидетельствует о существовании роторных колец с ранее неописанной высокой стехиометрией в природных организмах.

  • Исследование транспорта субъединицы теломеразы TERT в митохондрии

    В работе исследовался путь попадания TERT в митохондрии при воздействии окислительного стресса. Есть две гипотезы относительно того, как TERT попадает в митохондрии. Первая: зрелый TERT транспортируется клеткой внутрь митохондрии из ядра, подвергаясь рефолдингу. Вторая: TERT синтезируется de novo. Эксперименты показали, что после инкубации клеток с перекисью транспорт из ядра в митохондрии отсутствует, а концентрация вновь синтезированного белка в митохондриях не превосходит ядерную.

  • Сравнительный анализ структур высокого разрешения мембранных белков

    Создание пакета программ для анализа имеющихся баз данных мембранных белков, оценка количества пересечений между списками структур мембранных белков.

  • Применение генетически-кодируемых флуоресцентных зондов для детекции функционирования родопсинов в E. coli

    Благодаря флуоресцентным белковым зондам можно исследовать функции фотоактивных белков-родопсинов. В настоящей работе мы создаем штаммы бактерий E. coli со встроенными в них плазмидами с биосенсорами, которые могут быть использованы для детекции работы родопсинов, а также для исследования биоэнергетики E. coli.

  • Влияние высокого давления Ar и Kr на структуру вирусного родопсина ОЛПВР1

    В данной работе изучено влияние высокого давления, создаваемое газами аргона и криптона, на структуру вирусного канального родопсина ОЛПВР1. 

  • Исследование архитектуры светособирающих комплексов LH2 и LH1-RC из пурпурной серной бактерии Ectothiorhodospira haloalkaliphila

    В данной работе методом криоэлектронной микроскопии получены пространственные структуры светособирающих комплексов LH2 и LH1-RC из пурпурной серной бактерии E. haloalkaliphila с разрешением 1.7 Å и 2.5 Å соответственно. Однозначно определена последовательность полипептидов и тип каротиноидов для LH2. Выявлены ключевые структурные особенности двух комплексов, а также проведен сравнительный анализ с известными структурами из серных бактерий. 

  • Оптогенетические и химические методы воздействия на повышение pH лизосом, ассоциированное с патологиями

    Предотвращение заболеваний, таких как протеинопатии, рак, болезни накопления, требует решения проблемы нарушения кислотно-основного баланса внутриклеточного пространства и отдельных органелл, например лизосом. В данной работе используются методы родопсиновой оптогенетики для контроля активности vATP-ase. Также проверяется способность различных химических агентов нормализовывать pH и восстановить аутофагическую активность.  

  • Исследование воздействия L-метионин-гамма-лиазы на quorum sensing системы бактерий рода Vibrio

    В quorum sensing системах многих бактерий используются сигнальные молекулы-аутоиндукторы, являющиеся производными метионина. В работе исследуется влияние добавления фермента L-метионин-гамма-лиазы к сузпензии бактериальных клеток двух штаммов рода Vibrio. 

  • Получение и структурная характеризация октамерного белкового комплекса на основе модифицированного апоферритина

    Ферритин – самособирающийся белковый комплекс, состоящий из 24-х субъединиц. В данной работе изучались процессы самосборки белковых комплексов на основе ферритина при различных условиях экспрессии. В результате был получен и структурно охарактеризован химерный белковый комплекс ферритин-SUMO, находящийся в октамерном состоянии. Данное олигомерное состояние не приводит к дальнейшей сборке 24-мерной белковой глобулы, то есть является тупиковым. 

  • Создание стабильной клеточной линии, экспрессирующей микробный опсин в плазматической мембране клеток

    В этой работе мы представляем данные о разработке и создании стабильной клеточной линии, экспрессирующей микробный родопсин в плазматической мембране клеток. С помощью такого подхода мы расширяем наши возможности для проведения физиологических исследований с микробными родопсинами. 

  • Сайт-специфическое спиновое мечение GPCR в нативной мембране.

    В работе рассказывается о том, что сайт-специфическое спиновое мечение мембранных белков можно проводить прямо в нативных мембранах, что помогает избежать проблем с мечением трансмембранных цистеинов.

  • Противоопухолевый препарат на основе химерного белка L-метионин-γ-лиазы и VHH антитела против опухолей с гиперэкспрессией рецептора эпидермального фактора роста

    В данной работе был создан химерный белок на основе МГЛ и VHH антитела 7D12, связывающегося с EGFR. С помощью тестов на цитотоксичность, методов флуоресцентной микроскопии и проточной цитометрии было выяснено, что белок имеет высокую каталитическую активность, повышенную цитотоксичность, что позволяет снизить его терапевтические дозы.

  • Характеризация новых микробных родопсинов - потенциальных инструментов оптогенетики

    В работе была проведена характеризация нового светочувствительного белка LxXeR, родственного ранее изученным ксенородопсинам, с отличием в группе высвобождения протона. Характеризация проводилась с помощью метода patch clamp, также была исследована зависимость фототока от начального рН и солевого состава внешней среды. Исследование показало, что на LxXeR оказывает влияние кислотность среды, однако плотности фототоков оказались статистически неразличимыми в различных солях.

  • Knocking out TCAB1 in human cells results in several distinct phenotypes

    Telomerase is a holoenzyme that adds back the telomeric repeats to the otherwise eroding chromosomes, contributing to the telomeric and genomic maintenance. The enzyme's subunit TCAB1 was previously shown crucial to its catalytic activity, with the TCAB1-KO cells having impaired telomerase activity and rapidly shortening telomeres. Here, we further dissect the phenotypical changes induced by this deletion and design novel fluorescent TCAB1 chimeras to infer the binding interfaces of the protein.

  • Функциональная характеризация микробного родопсина с DTG/DTS мотивом из бактерии Methylobacterium populi

    В данной работе исследуются функциональные свойства MpR – микробного родопсина с DTG/DTS мотивом. При исследовании использовались методы измерения pH под действием света в суспензии клеток Escherichia coli, экспрессирующих исследуемый ген, и электрофизиологическое исследование методом patch-clamp whole-cell. Результаты экспериментов показывают, что MpR не отличается от остальных протонных помп с DTG/DTS мотивом

  • Моделирование комплексов AMPA-рецепторов со светочувствительными блокаторами

    В данной работе методами докинга (в программе AutoDock Vina) и молекулярной динамики (в силовом поле AMBER99sb-ILDN) было проведено моделирование глутаматных AMPA-рецепторов с поровыми блокаторами и фотопереключателями на основе азобензола, чтобы создать такой фотопереключаемый блокатор, который в транс-конфигурации будет блокировать рецептор, а в цис - нет.

  • Реинжиниринг люмазин-связывающего флуоресцентного белка

     В работе описывается реинжиниринг люмазин-связывающего белка LumP при помощи нейронной сети SolubleMPNN. Был сгенерирован ряд последовательностей оптимизированных LumP, проверена их стабильность in silico. Проведена гетерологическая экспрессия и определены функциональные свойства методами спектрофотометрии.

  • Исследование архитектуры активного центра тканевой трансглутаминазы человека методами in silico

    В работе исследуется структура открытой конформации тканевой трансглутаминазы человека (tTG) и взаимодействие активного центра этого белка с известными лигандами. Получена полностью разрешённая структура tTG in silico методами предсказания структуры, подобраны оптимальные параметры для проведения молекулярного докинга соединений и белка.

  • Идентификация галофильных люминесцентных бактерий на основе секвенирования генов «домашнего хозяйства»

    Цель работы - уточнить видовую принадлежность люминесцирующих бактерий, выделенных из акваторий Белого и Аральского морей и предварительно идентифицированных по гену 16S рРНК, на основе секвенирования генов "домашнего хозяйства": гена ДНК-гиразы gyrB и гена уридилаткиназы pyrH. В ходе работы была выделена ДНК четырех штаммов люминесцирующих бактерий, проведены амплификация и секвенирование целевых генов, выполнен бионформатический анализ расшифрованных последовательностей.

  • Антирестрикционный белок ArdA имитирует сайт узнавания фермента рестрикции-модификации

    Исследование показало, что изолированные из трех грамположительных бактерий структурно идентичные белки антирестрикции ArdA эффективно нейтрализуют действие различных систем рестрикции-модификации перввого типа Escherichia coli, демонстрируя специфичность к уникальным несимметричным ДНК-сайтам, что подтверждает возможность имитации определенных ДНК-сайтов этими белками.

  • Исследование эффективности амфифильных полимеров SMA и DIBMA для солюбилизации гистидинкиназы NarQ и белка E оболочки коронавируса

    Одним из популярных методов солюбилизации мембранных белков является использование амфифильных сополимеров, способных экстрагировать белки в форме нативных нанодисков. Экспериментальная проверка применимости данных полимеров для выделения и очистки новых мембранных белков является актуальной научной задачей. Целью данной работы стало исследование эффективности различных сополимеров SMA и DIBMA для солюбилизации гистидинкиназы NarQ Escherichia coli и белка E оболочки коронавируса SARS-CoV-2.

  • Изучение возможностей расширения водных каналов липидных мезофаз в присутствии амфифильных соединений

    В данной работе были исследованы условия расширения водных каналов липидных кубических фаз под влиянием амфифильных соединений с целью кристаллизации мембранных белков с большой водорастворимой частью.

  • Профиль липидной специфичности основного регуляторного сайта термочувствительного ионного канала TRPV1 (по данным вычислительного эксперимента)

    Работа посвящена изучению механизма селективности ваниллоид-связывающего сайта (VBP) ионного канала TRPV1 к фосфатидилинозитолу (PI), потенциально участвующему в его термоактивации. Методом моделирования молекулярной динамики получены профили липидной специфичности VBP, показана селективность VBP к PI по числу полярных контактов и по разнице в свободной энергии связывания липида с VBP и мембранным окружением. Предложены остатки для мутаций, потенциально изменяющих термочувствительность TRPV1.

  • Исследование образования и определение размеров инактивированного актина с использованием малоуглового рентгеновского рассеяния

    Инактивированный актин - термодинамически стабильное состояние актина, формирующеесяя в отсутствие внутриклеточной машинерии. В исследовании приведены результаты сравнения инактивированного актина с двумя другими функционально активными формами - глобулярной и фибриллярной - с помощью метода малоуглового рентгеновского рассеяния. Предложен путь олигомеризации инактивированного актина через образование димеров.

  • Экофизиологическое значение актинородопсинов

    В данной работе нами показано, что родопсин ActR из Actinobacterium MWH-Uga1 обладает свойствами прямой протонной помпы, а также был проведён анализ организмов, в которых закодированы гены ActR на предмет наличия второго родопсина и ферментов синтеза каротиноидов.

  • Исследование механизмов in meso кристаллогенезиса мембранных белков.

    В данной работе методом время-разрешённого малоуглового рентгеновского рассеяния производилось исследование механизмов кристаллогенезиса некоторых микробных родопсинов в модифицированных липидных мезофазах.

  • Подтверждение канальных свойств OLPVR1

    OLPVR1 — недавно обнаруженный вирусный родопсин. При его экспрессии в эукариотических клетках пока не удалось достичь цитоплазматической локализации. Это осложняет исследования с помощью метода patch-clamp. Известные данные позволяют предположить его канальные свойства, однако до сих пор это не было продемонстрированно напрямую. В данной работе подтверждаются канальные свойства OLPVR1 с помощью черных липидных мембран в обход характеризации с использованием patch-clamp.

  • Биоинформатический поиск структурных белков галофильной археи Haloquadratum walsbyi

    В данной работе биоинформатическими методами производился поиск структурных белков квадратной галоархеи Haloquadratum Walsbyi. В результате был de novo идентифицирован белок-гомолог актина, получивший название квадрактин. Также были выявлены белки, димеры которых гипотетически могли бы поддерживать квадратную форму археи.

  • Исследование доменной архитектуры гистидиновых киназ в Green Algae

    Проведен биоинформатический анализ гистидиновых киназ в Green Algae, в результате которого получена информация о структурной организации данных белков в исследуемых организмах, а также выявлены гибридные и родопсиновые гистидинкиназы.

  • Изучение системы рестрикции-модификации BlichA из Bacillus licheniformis

    В работе изучается система рестрикции-модификации I типа BlichA, которая была клонирована в PIR-DPAl и выделенна на никилевой колонке для изучения in vitro.

  • Влияние способа закрепления на характеристики растяжения ДНК

    Рассматривается задача растяжения гибкой полимерной молекулы с заданными условиями на концах, под действием фиксированной силы. Построена математическая модель для различных энергетических функций, описывающих упругость полимера, и различных способов его закрепления. Показано, что зависимость растяжения от длины полимера линейна. Приведены результаты численных расчетов. Полученные результаты позволяют улучшить анализ экспериментальных данных по растяжению полимеров, а предсказания верифицируемы.

  • Метод выбора одиночных мутаций с помощью ProteinMPNN и LigandMPNN

    В этой работе нами был апробирован метод предсказания одиночных мутаций в белках с помощью ProteinMPNN и LigandMPNN. В качестве модельных белков были использованы LOV-домен, фотодекарбоксилаза жирных кислот и родопсины. Для них с помощью ProteinMPNN и LigandMPNN были сгенерированы предсказания аминокислот для каждой отдельной позиции, дальше на основе этих предсказаний были разработаны методы сравнения и отбора потенциально стабилизирующих одиночных мутаций.

  • Разработка протоколов лиофилизации рекомбинантных бактериальных апоферритинов

    Мы разработали два различных протокола для лиофилизации бактериального апоферритина в зависимости от используемого оборудования и добавления д-манитола. Каждый из способов лиофилизации имеет свои преимущества и недостатки и может быть использован в зависимости от конкретной задачи.          

  • Исследование олигомеризации вирусного родопсина OLPVRII

    В работе проведено исследование олигомерного состояния рекомбинантного вирусного родопсина OLPVRII методами гель-фильтрационной хроматографии и электрофореза в полиакриламидном геле. Полученные данные показывают, что белок в растворе мицелл детергента пребывает в двух олигомерных состояниях – предположительно пентамерной и мономерной формах. Молекулярное соотношение данных фракций зависит от способа очистки и условий хранения белка.

  • Реинженерия каротиноид-связывающего белка AstaP

    В данной работе был разработан особый протокол применения нейронной сети ProteinMPNN к белковым структурам полученным методом ЯМР, в рамках которого исходная аминокислотная последовательность итеративно оптимизируется в рамках эволюционного алгоритма. Протокол был использован для генерации новых аминокислотных последовательностей, кодирующих каротиноид-связывающие белки на основе природного белка AstaP. Полученные последовательности примерно на 60% отличались от оригинальной.

  • The study of amyloid beta peptide precursor intramolecular interactions for the development of methods for the treatment of neurodegenerative diseases

    our goal is to understand the intramolecular interactions of amyloid beta precursor peptide with the promising drugs on the base of D-peptides.

  • Исследование сигнального родопсина Carybdea Rastonii

    Работа посвящена получению зрительного родопсина медузы Carybdea Rastonii в клеточных линиях LEXSY и Sf9, а также оптимизации конструкции для последующей характеризации и потенциальных применений в медицине

  • Новый флавин-связывающий флуоресцентный белок с большим стоксовым сдвигом

    В данной работе проводился насыщенный мутагенеза трех аминокислотных позиций флуоресцентного белка CagFbFP. В результате был обнаружен мутант с большим стоксовым сдвигом (~ 120 нм, при ~ 50 нм для оригинального белка). Были изучены фотофизические свойства мутанта, получена его кристаллическая структура и предложена модель, объясняющая увеличение стоксового сдвига.

  • Разработка диффузионно-контролируемой модели кластеризации фибрина

    Образование тромба- многостадийный процесс, состоящий из большого количества взаимосвязанных биохимических реакций. Превращение фибриногена в фибрин под действием тромбина- важнейшая реакция этого каскада, после которой начинается полимеризация фибрина и последующее формирование кровяного сгустка. 

    До сих пор не существует модели, достоверно описывающей этот биофизический процесс. Мы разрабатываем новое описание, в основе которого лежат физические принципы протекания подобных превращений.

  • Экспериментальный и теоретический анализ конкурентного связывания лигандов с ДНК
    Важной задачей молекулярной биофизики является поиск лигандов, которые могут избирательно связываться с нуклеиновыми кислотами и влиять на экспрессию генов. В данной работе с помощью данных, полученных на спектрофлуориметре, проводится анализ изотерм адсорбции конкурентного связывания нового лиганда X и его модифицированной формы с ДНК в присутствии EtBr, оценивается константа связывания лиганда X с ДНК и размер связывающего места лиганда на ДНК
  • Экспрессионный вектор pBMS10 на основе элементов LuxR-LuxI quorum sensing системы Aliivibrio logei

    В данной работе представлен экспрессионный вектор на основе элементов LuxR-LuxI quorum sensing системы Aliivibrio logei, индуцируемый снижением температуры ниже 30 ℃, а также добавлением 3OC6-HSL, позволяющий получить высокое содержание целевого белка в клетке. Данный вектор обладает низким базовым уровнем экспрессии в условиях отсутствия индукции и способностью к отключению уже запущенной индукции при повышении температуры до 37 °C. 

  • Модификация сайта посадки рибосомы на экспрессионном векторе для изменения скорости накопления целевого белка в клетке E. coli

    В данной работе проводилась модификация сайта привязки рибосомы в плазмидном векторе экспрессии pIR-DPAL, с целью изменения скорости накопления целевого белка в клетках E. coli. Использовался сайт посадки рибосомы, разработанный на основе гена 10 бактериофага Т7. Результаты показали, что модифицированный вектор обладает более подходящими характеристиками для последовательной экспрессии нескольких генов или получения культуры клеток с фиксированным количеством целевого белка.

  • Влияние одиночных мутаций на свойства фотодекарбоксилазы жирных кислот из Chlorella variabilis

    В работе исследовано влияние одиночных мутаций на свойства фотодекарбоксилазы жирных кислот из Chlorella variabilis. Получены 5 конструкций и проанализированы их характеристики по сравнению с диким типом, включая экспрессию, термостабильность и оптические свойства.

  • Исследование олигомеризации трансмембранного домена рецептора RAGE при внесении соматической мутации методом ЯМР-спектроскопии

    Рецептор конечных продуктов гликирования RAGE - мультилигандный рецептор, вовлечённый в патогенез болезней, связанных с развитием воспаления. На данный момент неизвестна структура его трансмембранного домена, которая предположительно представляет собой одну α-спираль. В работе методом ЯМР-спектроскопии были получены данные о структуре и динамике трансмембранного домена RAGE дикого типа и его мутантной формы G349R, где мутация находится внутри консервативного домена олигомеризации GxxxG.

  • Активация lux-оперона бактерий рода Photorhabdus

    Считается, что lux-оперон, кодирующий белки люминесценции бактерий рода Photorhabdus, является конститутивным. В данной работе на примере выделенного в Московской области природного штамма Photorhabdus temperata и ранее клонированного lux-оперона из штамма Photorhabdus luminescens ZM1 в гетерологичной ссистеме Escherichia coli показана активация синтеза генов lux-оперона на транскрипционном уровне при повышении температуры.

  • Исследование процесса образования инактивированного актина при различных условиях с использованием метода МУРР-ГФ

    В данной работе с помощью метода МУРР-ГФ, изучались форма и характерные размеры I-актина, полученного различными способами. 

    В результате показано, что олигомеры имеют форму сплюснутой вытянутой частицы; существенной разницы между воздействием денатурирующего и хелатирующего агентов не было обнаружено. Молекулярная масса образца, подвергнутого нагреванию, оказалась существенно больше полученных ранее значений, что требует уточнения  моделей  олигомеризации актина.