Отдел белков растений
Руководитель: Белозерский Михаил Андреевич
Отдел белков растений организован в 2007 г. на базе лаборатории белков растений, входившей в состав отдела функциональной биохимии биополимеров НИИ Физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского. С момента основания и до настоящего времени руководителем отдела является доктор биол. наук, проф. М.А. Белозерский.
Основные направления исследований и научные результаты
(i) Изучение защитных механизмов растений от действия разнообразных фитопатогенов и насекомых-вредителей и разработка подходов для повышения устойчивости растений к биотическому стрессу.
В течение многих лет проводилось исследование природных белковых ингибиторов протеаз как участников защитной системы растений от фитопатогенов и насекомых-вредителей. Из семян гречихи Fagopyrum esculentum была получена в гомогенном состоянии и охарактеризована группа ингибиторов пептидаз, разделенных согласно их изоточкам на анионные (BWI-1a, BWI-2a и BWI-4a) и катионные (BWI-1c, BWI-2c, BWI-3c и BWI-4c). Их молекулярные массы 5,2-7,8 кДа. Кроме трипсина, большинство ингибиторов подавляли также активность химотрипсина. В то же время катионные ингибиторы BWI-3c и BWI-4c эффективно подавляли активность бактериального субтилизина. Все изученные ингибиторы были неактивны по отношению к эндогенным пептидазам семян гречихи. Определена полная аминокислотная последовательность ингибиторов пептидаз BWI-1а, BWI-4a, BWI-2c (69, 67 и 41 аминокислотных остатков, соответственно) и N-концевые последовательности ингибиторов BWI-2a, BWI-1c, BWI-3c и BWI-4c. Установлено, что ингибиторы BWI-1a, BWI-2a, BWI-4a, BWI-3c и BWI-4c относятся к семейству ингибитора пептидаз I из картофеля. Впервые показано, что ингибиторы этого семейства содержат остаток Arg в активном центре. Все ингибиторы анионные и катионные в опытах in vivo подавляли рост мицелия микромицетов и прорастание спор широко распространенных патогенов Alternaria alternata, Fusarium oxysporum, Botrytis cinerea и др., а также в опытах in vitro эффективно ингибировали секретируемые этими грибами протеолитические ферменты [Belozersky et al. 1995, 2000; Dunaevsky 1997, 1998, 2005] .
Полученные результаты указывают на то, что изученные ингибиторы пептидаз из семян гречихи могут принимать участие в защитных реакциях растения-хозяина по отношению к фитопатогенным грибам, а данные по ингибированию этими белками бактериальных ферментов указывают на их возможное участие в защите растений от бактериальной инфекции. Изучена пространственная структура ингибитора протеиназ BWI-2c из семян гречихи. Установлено, что структура ингибитора представляет собой α-спиральную шпильку, стабилизированную двумя дисульфидными связями и солевым мостом. Было предложено образовать на базе ингибитора протеиназ BWI-2c из семян гречиихи и нескольких других белков новое семейство антимикробных белков под названием гарпинины (Oparin et al. 2012). Получен и клонирован ген ингибитора протеаз BWI-1a из семян гречихи. С целью повышения устойчивости растений к патогенам осуществлена трансформация растений табака, хрена и арабидопсиса геном этого ингибитора. Все изученные ПЦР-положительные трансгенные растения демонстрировали в биотестах антибактериальную активность [Khadeeva et al. 2009]. Показано сохранение экспрессии целевого гена ингибитора сериновых протеиназ гречихи BWI-1a через 10 лет пассирования трансгенных растений табака в асептической культуре без селективного давления, в течение, по крайней мере, трех поколений. Экстракты тканей трансгенных растений всех вариантов подавляли рост фитопатогенных бактерий и прорастание спор грибов (Хадеева и др. 2017).
(ii) Изучение механизмов секреции и физиологической роли гидролитических ферментов мицелиальных грибов.
Получены и охарактеризованы ряд секретируемых протеолитических ферментов мицелиальных грибов и изучено их взаимодействие с растительными ингибиторами протеаз. Выявлены характерные различия в спектрах протеаз фитопатогенных и сапротрофных грибов, позволяющие использовать секретируемые протеолитические ферменты грибов в качестве маркеров патогенности. Проведен поиск трипсиноподобных белков среди известных на сегодняшний день геномов и аминокислотных последовательностей грибов. Из 55 доступных геномов гены трипсиноподобных протеиназ и их гомологов найдены у 32 видов грибов. Анализ присутствия генов трипсина или трипсиноподобных белков показал, что все виды грибов, имеющие такие гены, являются патогенами растений, животных, либо грибов. Полученные результаты подтверждают гипотезу о том, что присутствие трипсина является специфическим маркером патогенности гриба [Dunaevsky et al. 2005, 2008; Dubovenko et al. 2010].
Получены данные, указывающие на возможную связь внеклеточных пептидаз с таксономическим статусом и экологическими особенностями грибов. Сравнительный анализ спектров внеклеточных пептидаз, секретируемых грибами, показал, что виды базидиомицетов в большей степени секретируют ферменты класса металлопептидаз , тогда как виды аскомицетных грибов, наоборот, преимущественно секретировали сериновые пептидазы. Активность по некоторым субстратам, в частности, пролин-специфичных пептидаз совпадала с принадлежностью грибов к определенным таксономическим и трофическим группам. Виды грибов-патогенов в отличие от сапротрофов активно расщепляли субстрат, специфичный для трипсиноподобных пептидаз. Сапротрофные грибы, в свою очередь, обладали более высокой относительной активностью аминопептидаз (Semenova et al. 2017). У грибов порядка Hypocreales обнаружено два пула ингибиторов пептидаз, различающихся функциональной ролью. Часть ингибиторов являлась носителем четко выраженной антибиотической активности (Popova et al. 2015).
(iii) Изучение механизмов и организации процессов протеолиза пищевых белков у насекомых. Разработка препаратов для лечения заболеваний пищеварительной системы человека.
В отделе подробно исследована организация пищеварительного протеолиза у вредителя запасов зерновых продуктов – большого мучного хрущака Tenebrio molitor [Elpidina and Goptar 2007]. Впервые был изучен спектр пищеварительных пептидаз личинок в связи с физико-химическими условиями в кишечнике, а также локализация всех фракций пептидаз. Показано, что главными пищеварительными пептидазами являются катепсин L- и В-подобные цистеиновые пептидазы, а также важную роль играют сериновые трипсино- и химотрипсино-подобные пептидазы [Vinokurov et al. 2006 a,b]. Изучены свойства и определена первичная структура наиболее активных трипсина и химотрипсина [Elpidina et al. 2005; Tsybina et al. 2005; Prabhakar et al. 2007]. Подробно охарактеризованы физико-химические свойства пептидаз и их субстратная специфичность.
Охарактеризован комплекс пептидаз, играющий важнейшую роль в гидролизе главных пищевых белков мучных хрущаков (Coleoptera: Tenebrionidae) – проламинов. Проламины являются главными запасными белками семян злаковых растений и содержат в своем составе до 50% остатков глутамина и до 30% пролина. Показано, что постглутамин-расщепляющей активностью обладают только цистеиновые пищеварительные пептидазы [Goptar et al. 2012]. Биоинформатический анализ транскриптомов кишечников личинок тенебрионид T. molitor и булавоусого хрущака Tribolium castaneum показал, что в них содержится 29 и 25 транскриптов генов цистеиновых пептидаз семейства папаина С1 (цистеиновых катепсинов), соответственно, среди которых присутствовали мРНК с максимальным уровнем экспрессии среди всех кишечных транскриптов, продукты которых рассматриваются как кандидаты на главные пищеварительные цистеиновые пептидазы этих насекомых [Martynov et al. 2015]. Сравнение уровней экспрессии цистеиновых пептидаз на разных стадиях развития T. castaneum, питающихся и не питающихся, позволило выделить 7 цистеиновых катепсинов L и В, которые могут претендовать на роль пищеварительных у личинок и имаго [Perkin et al. 2016]. Выделение и биохимическая идентификация наиболее активных цистеиновых пептидаз в экстрактах из кишечников личинок T. molitor показали, что главными пищеварительными пептидазами личинок являются именно 2 наиболее высокоэкспрессируемых цистеиновых катепсинов, L и В, причем главные катепсины L у двух видов тенебрионид являются ортологами [Elpidina et al. 2019].
Впервые среди насекомых подробно исследован комплекс пролин-специфичных пищеварительных пептидаз T. molitor, который включает экзопептидазы дипептидилпептидазу IV, пролилкарбоксипептидазу и предположительно пролидазу. Определены первичные структуры этих пептидаз, их локализация, дипептидилпептидаза IV и пролилкарбоксипептидаза выделены из кишечников личинок T. molitor, исследованы их физико-химические и энзиматические свойства, определены уровни экспрессии генов всех пролин-специфичных пептидаз в транскриптомах кишечников личинок T. molitor и T. castaneum [Goptar et al. 2008 a,b, 2013, Tereshchenkova et al., 2016, 2017]. Получен и подробно охарактеризован рекомбинантный препарат дипептидилпептидазы IV T. molitor [Терещенкова и др. 2019]. Пролилкарбоксипептидаза впервые обнаружена среди пищеварительных пептидаз животных, а дипептидилпептидаза IV ранее не выявлялась среди пищеварительных пептидаз насекомых. Предложена четырехступенчатая схема полного гидролиза трудногидролизуемых глутамин- и пролинбогатых пептидов проламинов с участием охарактеризованных пептидаз. Результаты исследования пищеварительного комплекса жуков-тенебрионид, важнейшим источником питания которых являются семена злаковых культур, может иметь выход на разработку препарата для энзимотерапии наследственного заболевания человека – целиакии, обусловленного непереносимостью проламинов семян пшеницы, ржи и ячменя.
Совместно с сотрудниками Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США в отделе проводятся также поиски возможных экологически безопасных способов борьбы с насекомыми-вредителями. С использованием данных высокопроизводительного пиросеквенирования проведен подробный анализ уровней экспрессии пищеварительных пептидаз большого мучного хрущака в норме и под действием токсина Cry3Aa Bacillus thuringiensis ssp tenebrionis и показано, что экспрессия сериновых пептидаз семейства химотрипсина S1 снижается вплоть до 15 раз, в то время как экспрессия важнейших пищеварительных цистеиновых пептидаз, обеспечивающих начальные этапы пищеварения, снижается лишь в 2 раза [Oppert et al. 2012]. Показано, что в результате нокдауна гена главного катепсина L T. castaneum с использованием специфической двухцепочечной РНК, экспрессия генов ряда других негомологичных цистеиновых катепсинов, также, как и генов отдельных сериновых пептидаз семейства S1, повышалась, и этот эффект был схож с реакцией на воздействие ингибиторов цистеиновых пептидаз, добавленных в диету насекомых [Perkin et al. 2017]. Для детального понимания сходства и различий в физиологии кишечников двух видов тенебрионид, T. molitor и T. castaneum, было проведено подробное сравнение экспрессии генов в транскриптомах кишечников личинок этих насекомых. Показано, что лишь около половины генов у двух насекомых являются ортологами, а 12% и 20% генов, соответственно, являются уникальными, что свидетельствует о значительных различиях в метаболизме этих двух близкородственных жуков [Oppert et al. 2018].
Сотрудники отдела участвуют в аннотации новосеквенированных геномов насекомых. Так, цистеиновые пептидазы семейства С1 были аннотированы в первом секвенированном геноме жука T. castaneum [Tribolium Genome Sequencing Consortium, 2008], а также, в рамках международного проекта i5k, в геномах колорадского жука Leptinotarsa decemlineata [Schoville et al. 2018] и водомерки Gerris buenoi [Armisén et al. 2018].
В отделе совместно с сотрудниками кафедры химии природных соединений Химфака МГУ разрабатываются новые селективные хромогенные и флуорогенные субстраты цистеиновых пептидаз, а также методы их эффективного использования для идентификации пептидаз в сложных многокомпонентных смесях [Semashko et al. 2014; Elpidina et al. 2019].
Международное сотрудничество
В течение последних лет лаборатория белков растений и образованный в 2007 г. на ее основе Отдел белков растений вели и продолжают вести научные исследования совместно с Министерством сельского хозяйства США (USDA ARS Grain Marketing and Production Research Center, Manhattan, Kansas), Биологическим центром Академии наук Чехии (г. Ческе Будеиовице, Чехия), Центром биологических исследований Высшего совета по научным исследованиям (Мадрид, Испания), Миланским университетом (Милан, Италия), Институтом по изучению генетики и развития культурных растений (г. Гатерслебен, Германия), университетом Форт Хайр (ЮАР), университетом Копенгагена (Дания), институтом экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси (Минск, Беларусь), с университетом Southwest Forestry, Kunming, Yunnan (Китай) и университетом Sohag (Египет).
Грантовая поддержка
Велись и ведутся научные работы по грантам РФФИ, включая индивидуальные, РФФИ_Россия-Беларусь, РФФИ_Россия-Испания, РФФИ_Россия-ЮАР, РФФИ_офи_ц, МинНауки _Россия-Италия, Международного научно-технического центра (ISTC), Американского фонда гражданских исследований и развития (CRDF), Совета Россия-НАТО, Международного научного фонда Сороса.
Педагогическая деятельность
Проф. Я.Е. Дунаевский читает спецкурс по биохимии и физиологии грибов для студентов IV-го курса биологического факультета МГУ. Под руководством сотрудников отдела ежегодно выполняются курсовые, дипломные и диссертационные работы студентами и аспирантами факультета биоинженерии и биоинформатики (ФББ), биологического и химического (кафедра Химии природных соединений) факультетов МГУ. За время существования отдела защищено 7 кандидатских диссертации, 14 дипломных, более 20 курсовых работ.
Основные направления исследований и научные результаты
(i) Изучение защитных механизмов растений от действия разнообразных фитопатогенов и насекомых-вредителей и разработка подходов для повышения устойчивости растений к биотическому стрессу.
В течение многих лет проводилось исследование природных белковых ингибиторов протеаз как участников защитной системы растений от фитопатогенов и насекомых-вредителей. Из семян гречихи Fagopyrum esculentum была получена в гомогенном состоянии и охарактеризована группа ингибиторов пептидаз, разделенных согласно их изоточкам на анионные (BWI-1a, BWI-2a и BWI-4a) и катионные (BWI-1c, BWI-2c, BWI-3c и BWI-4c). Их молекулярные массы 5,2-7,8 кДа. Кроме трипсина, большинство ингибиторов подавляли также активность химотрипсина. В то же время катионные ингибиторы BWI-3c и BWI-4c эффективно подавляли активность бактериального субтилизина. Все изученные ингибиторы были неактивны по отношению к эндогенным пептидазам семян гречихи. Определена полная аминокислотная последовательность ингибиторов пептидаз BWI-1а, BWI-4a, BWI-2c (69, 67 и 41 аминокислотных остатков, соответственно) и N-концевые последовательности ингибиторов BWI-2a, BWI-1c, BWI-3c и BWI-4c. Установлено, что ингибиторы BWI-1a, BWI-2a, BWI-4a, BWI-3c и BWI-4c относятся к семейству ингибитора пептидаз I из картофеля. Впервые показано, что ингибиторы этого семейства содержат остаток Arg в активном центре. Все ингибиторы анионные и катионные в опытах in vivo подавляли рост мицелия микромицетов и прорастание спор широко распространенных патогенов Alternaria alternata, Fusarium oxysporum, Botrytis cinerea и др., а также в опытах in vitro эффективно ингибировали секретируемые этими грибами протеолитические ферменты [Belozersky et al. 1995, 2000; Dunaevsky 1997, 1998, 2005] .
Полученные результаты указывают на то, что изученные ингибиторы пептидаз из семян гречихи могут принимать участие в защитных реакциях растения-хозяина по отношению к фитопатогенным грибам, а данные по ингибированию этими белками бактериальных ферментов указывают на их возможное участие в защите растений от бактериальной инфекции. Изучена пространственная структура ингибитора протеиназ BWI-2c из семян гречихи. Установлено, что структура ингибитора представляет собой α-спиральную шпильку, стабилизированную двумя дисульфидными связями и солевым мостом. Было предложено образовать на базе ингибитора протеиназ BWI-2c из семян гречиихи и нескольких других белков новое семейство антимикробных белков под названием гарпинины (Oparin et al. 2012). Получен и клонирован ген ингибитора протеаз BWI-1a из семян гречихи. С целью повышения устойчивости растений к патогенам осуществлена трансформация растений табака, хрена и арабидопсиса геном этого ингибитора. Все изученные ПЦР-положительные трансгенные растения демонстрировали в биотестах антибактериальную активность [Khadeeva et al. 2009]. Показано сохранение экспрессии целевого гена ингибитора сериновых протеиназ гречихи BWI-1a через 10 лет пассирования трансгенных растений табака в асептической культуре без селективного давления, в течение, по крайней мере, трех поколений. Экстракты тканей трансгенных растений всех вариантов подавляли рост фитопатогенных бактерий и прорастание спор грибов (Хадеева и др. 2017).
(ii) Изучение механизмов секреции и физиологической роли гидролитических ферментов мицелиальных грибов.
Получены и охарактеризованы ряд секретируемых протеолитических ферментов мицелиальных грибов и изучено их взаимодействие с растительными ингибиторами протеаз. Выявлены характерные различия в спектрах протеаз фитопатогенных и сапротрофных грибов, позволяющие использовать секретируемые протеолитические ферменты грибов в качестве маркеров патогенности. Проведен поиск трипсиноподобных белков среди известных на сегодняшний день геномов и аминокислотных последовательностей грибов. Из 55 доступных геномов гены трипсиноподобных протеиназ и их гомологов найдены у 32 видов грибов. Анализ присутствия генов трипсина или трипсиноподобных белков показал, что все виды грибов, имеющие такие гены, являются патогенами растений, животных, либо грибов. Полученные результаты подтверждают гипотезу о том, что присутствие трипсина является специфическим маркером патогенности гриба [Dunaevsky et al. 2005, 2008; Dubovenko et al. 2010].
Получены данные, указывающие на возможную связь внеклеточных пептидаз с таксономическим статусом и экологическими особенностями грибов. Сравнительный анализ спектров внеклеточных пептидаз, секретируемых грибами, показал, что виды базидиомицетов в большей степени секретируют ферменты класса металлопептидаз , тогда как виды аскомицетных грибов, наоборот, преимущественно секретировали сериновые пептидазы. Активность по некоторым субстратам, в частности, пролин-специфичных пептидаз совпадала с принадлежностью грибов к определенным таксономическим и трофическим группам. Виды грибов-патогенов в отличие от сапротрофов активно расщепляли субстрат, специфичный для трипсиноподобных пептидаз. Сапротрофные грибы, в свою очередь, обладали более высокой относительной активностью аминопептидаз (Semenova et al. 2017). У грибов порядка Hypocreales обнаружено два пула ингибиторов пептидаз, различающихся функциональной ролью. Часть ингибиторов являлась носителем четко выраженной антибиотической активности (Popova et al. 2015).
(iii) Изучение механизмов и организации процессов протеолиза пищевых белков у насекомых. Разработка препаратов для лечения заболеваний пищеварительной системы человека.
В отделе подробно исследована организация пищеварительного протеолиза у вредителя запасов зерновых продуктов – большого мучного хрущака Tenebrio molitor [Elpidina and Goptar 2007]. Впервые был изучен спектр пищеварительных пептидаз личинок в связи с физико-химическими условиями в кишечнике, а также локализация всех фракций пептидаз. Показано, что главными пищеварительными пептидазами являются катепсин L- и В-подобные цистеиновые пептидазы, а также важную роль играют сериновые трипсино- и химотрипсино-подобные пептидазы [Vinokurov et al. 2006 a,b]. Изучены свойства и определена первичная структура наиболее активных трипсина и химотрипсина [Elpidina et al. 2005; Tsybina et al. 2005; Prabhakar et al. 2007]. Подробно охарактеризованы физико-химические свойства пептидаз и их субстратная специфичность.
Охарактеризован комплекс пептидаз, играющий важнейшую роль в гидролизе главных пищевых белков мучных хрущаков (Coleoptera: Tenebrionidae) – проламинов. Проламины являются главными запасными белками семян злаковых растений и содержат в своем составе до 50% остатков глутамина и до 30% пролина. Показано, что постглутамин-расщепляющей активностью обладают только цистеиновые пищеварительные пептидазы [Goptar et al. 2012]. Биоинформатический анализ транскриптомов кишечников личинок тенебрионид T. molitor и булавоусого хрущака Tribolium castaneum показал, что в них содержится 29 и 25 транскриптов генов цистеиновых пептидаз семейства папаина С1 (цистеиновых катепсинов), соответственно, среди которых присутствовали мРНК с максимальным уровнем экспрессии среди всех кишечных транскриптов, продукты которых рассматриваются как кандидаты на главные пищеварительные цистеиновые пептидазы этих насекомых [Martynov et al. 2015]. Сравнение уровней экспрессии цистеиновых пептидаз на разных стадиях развития T. castaneum, питающихся и не питающихся, позволило выделить 7 цистеиновых катепсинов L и В, которые могут претендовать на роль пищеварительных у личинок и имаго [Perkin et al. 2016]. Выделение и биохимическая идентификация наиболее активных цистеиновых пептидаз в экстрактах из кишечников личинок T. molitor показали, что главными пищеварительными пептидазами личинок являются именно 2 наиболее высокоэкспрессируемых цистеиновых катепсинов, L и В, причем главные катепсины L у двух видов тенебрионид являются ортологами [Elpidina et al. 2019].
Впервые среди насекомых подробно исследован комплекс пролин-специфичных пищеварительных пептидаз T. molitor, который включает экзопептидазы дипептидилпептидазу IV, пролилкарбоксипептидазу и предположительно пролидазу. Определены первичные структуры этих пептидаз, их локализация, дипептидилпептидаза IV и пролилкарбоксипептидаза выделены из кишечников личинок T. molitor, исследованы их физико-химические и энзиматические свойства, определены уровни экспрессии генов всех пролин-специфичных пептидаз в транскриптомах кишечников личинок T. molitor и T. castaneum [Goptar et al. 2008 a,b, 2013, Tereshchenkova et al., 2016, 2017]. Получен и подробно охарактеризован рекомбинантный препарат дипептидилпептидазы IV T. molitor [Терещенкова и др. 2019]. Пролилкарбоксипептидаза впервые обнаружена среди пищеварительных пептидаз животных, а дипептидилпептидаза IV ранее не выявлялась среди пищеварительных пептидаз насекомых. Предложена четырехступенчатая схема полного гидролиза трудногидролизуемых глутамин- и пролинбогатых пептидов проламинов с участием охарактеризованных пептидаз. Результаты исследования пищеварительного комплекса жуков-тенебрионид, важнейшим источником питания которых являются семена злаковых культур, может иметь выход на разработку препарата для энзимотерапии наследственного заболевания человека – целиакии, обусловленного непереносимостью проламинов семян пшеницы, ржи и ячменя.
Совместно с сотрудниками Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США в отделе проводятся также поиски возможных экологически безопасных способов борьбы с насекомыми-вредителями. С использованием данных высокопроизводительного пиросеквенирования проведен подробный анализ уровней экспрессии пищеварительных пептидаз большого мучного хрущака в норме и под действием токсина Cry3Aa Bacillus thuringiensis ssp tenebrionis и показано, что экспрессия сериновых пептидаз семейства химотрипсина S1 снижается вплоть до 15 раз, в то время как экспрессия важнейших пищеварительных цистеиновых пептидаз, обеспечивающих начальные этапы пищеварения, снижается лишь в 2 раза [Oppert et al. 2012]. Показано, что в результате нокдауна гена главного катепсина L T. castaneum с использованием специфической двухцепочечной РНК, экспрессия генов ряда других негомологичных цистеиновых катепсинов, также, как и генов отдельных сериновых пептидаз семейства S1, повышалась, и этот эффект был схож с реакцией на воздействие ингибиторов цистеиновых пептидаз, добавленных в диету насекомых [Perkin et al. 2017]. Для детального понимания сходства и различий в физиологии кишечников двух видов тенебрионид, T. molitor и T. castaneum, было проведено подробное сравнение экспрессии генов в транскриптомах кишечников личинок этих насекомых. Показано, что лишь около половины генов у двух насекомых являются ортологами, а 12% и 20% генов, соответственно, являются уникальными, что свидетельствует о значительных различиях в метаболизме этих двух близкородственных жуков [Oppert et al. 2018].
Сотрудники отдела участвуют в аннотации новосеквенированных геномов насекомых. Так, цистеиновые пептидазы семейства С1 были аннотированы в первом секвенированном геноме жука T. castaneum [Tribolium Genome Sequencing Consortium, 2008], а также, в рамках международного проекта i5k, в геномах колорадского жука Leptinotarsa decemlineata [Schoville et al. 2018] и водомерки Gerris buenoi [Armisén et al. 2018].
В отделе совместно с сотрудниками кафедры химии природных соединений Химфака МГУ разрабатываются новые селективные хромогенные и флуорогенные субстраты цистеиновых пептидаз, а также методы их эффективного использования для идентификации пептидаз в сложных многокомпонентных смесях [Semashko et al. 2014; Elpidina et al. 2019].
Международное сотрудничество
В течение последних лет лаборатория белков растений и образованный в 2007 г. на ее основе Отдел белков растений вели и продолжают вести научные исследования совместно с Министерством сельского хозяйства США (USDA ARS Grain Marketing and Production Research Center, Manhattan, Kansas), Биологическим центром Академии наук Чехии (г. Ческе Будеиовице, Чехия), Центром биологических исследований Высшего совета по научным исследованиям (Мадрид, Испания), Миланским университетом (Милан, Италия), Институтом по изучению генетики и развития культурных растений (г. Гатерслебен, Германия), университетом Форт Хайр (ЮАР), университетом Копенгагена (Дания), институтом экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси (Минск, Беларусь), с университетом Southwest Forestry, Kunming, Yunnan (Китай) и университетом Sohag (Египет).
Грантовая поддержка
Велись и ведутся научные работы по грантам РФФИ, включая индивидуальные, РФФИ_Россия-Беларусь, РФФИ_Россия-Испания, РФФИ_Россия-ЮАР, РФФИ_офи_ц, МинНауки _Россия-Италия, Международного научно-технического центра (ISTC), Американского фонда гражданских исследований и развития (CRDF), Совета Россия-НАТО, Международного научного фонда Сороса.
Педагогическая деятельность
Проф. Я.Е. Дунаевский читает спецкурс по биохимии и физиологии грибов для студентов IV-го курса биологического факультета МГУ. Под руководством сотрудников отдела ежегодно выполняются курсовые, дипломные и диссертационные работы студентами и аспирантами факультета биоинженерии и биоинформатики (ФББ), биологического и химического (кафедра Химии природных соединений) факультетов МГУ. За время существования отдела защищено 7 кандидатских диссертации, 14 дипломных, более 20 курсовых работ.
Статьи
- Dunaevsky Ya E., Kudryavtseva O.A., Agroskin S.M., Gasparyan A.A., Belozersky M.A.(2024) Practical Achievements of Laboratory Evolution. Applied Biochemistry and Microbiology, >>
- Терещенкова В.Ф., Жиганов Н.И., Губаева А.С., Акентьев Ф.И., Дунаевский Я.Е., Козлов Д.Г., Белозерский М.А., Элпидина Е.Н.(2024) Рекомбинантная Химотрипсиноподобная Пептидаза Tenebrio molitor с Неканоническим Субстрат-связывающим Сайтом. Прикладная биохимия и микробиология, >>
- Zhiganov Nikita I., Vinokurov Konstantin S., Salimgareev Ruslan S., Tereshchenkova Valeriia F., Dunaevsky Yakov E., Belozersky Mikhail A., Elpidina Elena N.(2024) The Set of Serine Peptidases of the Tenebrio molitor Beetle: Transcriptomic Analysis on Different Developmental Stages. International Journal of Molecular Sciences, >>
- Tereshchenkova V.F., Zhiganov N.I., Gubaeva A.S., Akentyev F.I., Dunaevsky Y.E., Kozlov D.G., Belozersky M.A., Elpidina E.N.(2024) Recombinant Chymotrypsin-like Peptidase from Tenebrio molitor with a Non-Canonical Substrate-Binding Site. Applied Biochemistry and Microbiology, >>
- Dunaevsky Y.E., Elpidina E.N.(2024) Special Issue “Transcriptomics in the Study of Insect Biology". International Journal of Molecular Sciences, >>
- Акентьев Ф.И., Соколова Д.Д., Губайдуллин И.И., Рыков С.В., Березина О.В., Черноморова Н.О., Элпидина Е.Н., Козлов Д.Г.(2024) Увеличение скорости метаболизма сорбитола негативно влияет на метанол-индуцируемый синтез рекомбинантных ферментов в дрожжах Komagataella kurtzmanii и Komagataella phaffii. Биотехнология, >>
- Akentyev P.I., Sokolova D.D., Gubaidullin I.I., Rykov S.V., Berezina O.V., Chernomorova N.O., Elpidina E.N., Kozlov D.G.(2024) Increased Rate of Sorbitol Metabolism Negatively Affects Methanol-Induced Synthesis of Recombinant Enzymes in the Yeast Komagataella kurtzmanii and Komagataella phaffii. Applied Biochemistry and Microbiology, >>
- Kudryavtseva Olga A., Gerasimov Evgeny S., Glagoleva Elena S., Gasparyan Anna A., Agroskin Saveliy M., Belozersky Mikhail A., Dunaevsky Yakov E.(2023) Dynamics of Podospora anserina Genome Evolution in a Long-Term Experiment. International Journal of Molecular Sciences, >>
- Alkin N.A., Pokrovskaya Yu S., Belozerskii M.A., Kurakov A.V., Belyakova G.A., Dunaevskii Ya E.(2023) On the Presence of Gluten-Cleaving Activity in Sodiomyces alkalinus and S. magadiensis Strains. Doklady Biological Sciences, >>
- Tereshchenkova V.F., Filippova I.Y., Goptar I.A., Dunaevsky Y.E., Belozersky M.A., Elpidina E.N.(2023) Complex of Proline-Specific Peptidases in the Genome and Gut Transcriptomes of Tenebrionidae Insects and Their Role in Gliadin Hydrolysis. International Journal of Molecular Sciences, >>
- Chugunov Anton O., Dvoryakova Elena A., Dyuzheva Maria A., Simonyan Tatyana R., Tereshchenkova Valeria F., Filippova Irina Yu, Efremov Roman G., Elpidina Elena N.(2023) Fighting Celiac Disease: Improvement of pH Stability of Cathepsin L In Vitro by Computational Design. International Journal of Molecular Sciences, >>
- Serkina A.V., Gubaidullin I.I., Akentiev F.I., Dombrovskii I.A., Filippova I.Yu, Elpidina E.N., Kozlov D.G., Bulushova N.V.(2023) Development of the Fundamentals of a Technology for the Production of Tribolium castaneum Recombinant Cathepsin L in Komagataella kurtzmanii Yeast. Applied Biochemistry and Microbiology, >>
- Dvoryakova Elena A., Klimova Maria A., Simonyan Tatiana R., Dombrovsky Ivan A., Serebryakova M., Tereshchenkova Valeriia F., Dunaevsky Yakov E., Belozersky Mikhail A., Filippova Irina Y., Elpidina Elena N.(2022) Recombinant Cathepsin L of Tribolium castaneum and Its Potential in the Hydrolysis of Immunogenic Gliadin Peptides. International Journal of Molecular Sciences, >>
- Dvoryakova E.A., Vinokurov K.S., Tereshchenkova V.F., Dunaevsky Y.E., Belozersky M.A., Oppert B., Filippova I.Y., Elpidina E.N.(2022) Primary digestive cathepsins L of Tribolium castaneum larvae: Proteomic identification, properties, comparison with human lysosomal cathepsin L. Insect Biochemistry and Molecular Biology, >>
- Серкина А.В., Губайдуллин И.И., Акентьев Ф.И., Домбровский И.А., Филиппова И.Ю., Элпидина Е.Н., Козлов Д.Г., Булушова Н.В.(2022) Разработка основ технологии получения рекомбинантного катепсина L Tribolium castaneum в дрожжах Komagataella kurtzmanii. Биотехнология, >>
- Oppert B., Muszewska A., Steczkiewicz K., Šatović-Vukšić E., Plohl M., Fabrick J.A., Vinokurov K.S., … Chaply R.A., Elpidina E.N., Tereshchenkova V.F., … Campbell J.F.(2022) The Genome of Rhyzopertha dominica (Fab.) (Coleoptera: Bostrichidae): Adaptation for Success. Genes, >>
- Алкин Н.А., Покровская Ю.С., Белозерский М.А., Кураков А.В., Белякова Г.А., Дунаевский Я.Е.(2021) О ПРИСУТСТВИИ ГЛЮТЕНРАСЩЕПЛЯЮЩЕЙ АКТИВНОСТИ У ШТАММОВ SODIOMYCES ALKALINUS И S. MAGADIENSIS. Микология и фитопатология, >>
- Dunaevsky Yakov E., Tereshchenkova Valeriia F., Belozersky Mikhail A., Filippova Irina Y., Oppert Brenda, Elpidina Elena N.(2021) Effective Degradation of Gluten and Its Fragments by Gluten-Specific Peptidases: A Review on Application for the Treatment of Patients with Gluten Sensitivity. Pharmaceutics, >>
- Alkin Nikita, Dunaevsky Yakov, Elpidina Elena, Beljakova Galina, Tereshchenkova Valeria, Filippova Irina, Belozersky Mikhail(2021) Proline-Specific Fungal Peptidases: Genomic Analysis and Identification of Secreted DPP4 in Alkaliphilic and Alkalitolerant Fungi. Journal of Fungi, >>
- Zhiganov Nikita I., Tereshchenkova Valeriia F., Oppert Brenda, Filippova Irina Y., Belyaeva Nataliya V., Dunaevsky Yakov E., Belozersky Mikhail A., Elpidina Elena N.(2021) The dataset of predicted trypsin serine peptidases and their inactive homologs in Tenebrio molitor transcriptomes. Data in Brief, >>
- ЛАВРЕНТЬЕВА Е.В., ЭРДЫНЕЕВА Е.Б., ДУНАЕВСКИЙ Я.Е., БОЛТЯНСКАЯ Ю.В., КЕВБРИН В.В.(2021) ВНЕКЛЕТОЧНЫЕ ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫЕ ЩЕЛОЧНЫЕ ПЕПТИДАЗЫ АЛКАЛОФИЛЬНЫХ БАКТЕРИЙ ALKALICAULIS SATELLES И ALIIDIOMARINA SP., ПЕРСПЕКТИВА ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В СОСТАВЕ ДЕТЕРГЕНТОВ. Прикладная биохимия и микробиология, >>
- Жиганов Н.И., Терещенкова В.Ф., Bandani Ali Reza, Филиппова И.Ю., Элпидина Е.Н.(2021) Сериновые пептидазы семейства S1 в геномах и транскриптомах тенебрионид – вредителей запасов зерновых культур. Актуальная биотехнология, >>
- Gorbunov A.A., Akentyev F.I., Gubaidullin I.I., Zhiganov N.I., Tereshchenkova V.F., Elpidina E.N., Kozlov D.G.(2021) Biosynthesis and Secretion of Serine Peptidase SerP38 from Tenebrio molitor in the Yeast Komagataella kurtzmanii. Applied Biochemistry and Microbiology, >>
- Tereshchenkova V.F., Zhiganov N.I., Akentyev P.I., Gubaidullin I.I., Kozlov D.G., Belyaeva N.V., Filippova I.Yu, Elpidina E.N.(2021) Preparation and Properties of the Recombinant Tenebrio molitor SerPH122—Proteolytically Active Homolog of Serine Peptidase. Applied Biochemistry and Microbiology, >>
- Терещенкова В.Ф., Жиганов Н.И., Акентьев Ф.И., Губайдуллин И.И., Козлов Д.Г., Беляева Н.В., Филиппова И.Ю., Элпидина Е.Н.(2021) Получение и свойства рекомбинантного протеолитически активного гомолога сериновой пептидазы SerPH122 Tenebrio molitor. Прикладная биохимия и микробиология, >>