Лаборатория регуляции синтеза белка
Отдел химии и биохимии нуклеопротеидов
Руководитель: Шатский Иван Николаевич
Лаборатория регуляции синтеза белка (рук. Иван Шатский) исследует механизмы трансляции у эукариот и их регуляцию. Официально зарегистрированная тема исследования “Изучение структуры информационных РНК и их комплексов с рибосомами”. До 1989 года группа занималась структурой бактериальных рибосом, но начиная с 1989 года начала работать в области инициации трансляции и ее регуляции у эукариот.
Основные научные результаты
Шатский и его коллеги, задолго до успехов рибосомной кристаллографии, впервые установили в 1983 году, что мРНК делает U-поворот, когда она проходит через рибосому.
Он и его коллеги в 1996 году предложили новый in vitro метод для расшифровки механизмов инициации трансляции в клетках млекопитающих. Он основан на реконструкции комплексов инициации трансляции из индивидуальных очищенных компонентов, соединенной с методами тупринтинга или RelE-принтинга. Используя этот подход, в 1996-2004 годах были выяснены механизмы Внутренней Инициации Трансляции, которые используются геномными РНК пикорнавирусов.
Пестова и др. (1998) и Теренин и др. (2008) нашли, что РНК вируса гепатита С может использовать упрощенный, подобный бактериальному способ инициации трансляции и может обходиться без “обязательного” инициирующего фактора eIF2.
Дмитриев и др. открыл в 2010 году новый фактор трансляции, получивший название eIF2D, который в отличие от всех известных факторов трансляции, приносящих тРНК, не зависит от гуанозинтрифосфата. Его функция в живой клетке остается пока таинственной, но предварительные данные указывают на то, что он может быть вовлечен в гаметогенез.
В 2011 г., Андреев и др. сделали удивительное наблюдение, что РНК полиовируса и, вероятно, всех других членов рода энтеровирусов и рода риновирусов образуют высоко специфичный комплекс с глицил-тРНК синтетазой. Это взаимодействие необходимо для активации инициации трансляции на этих вирусных РНК.
На основании результатов, полученных при изучении нескольких мРНК с длинными структурированными лидерами, предложена новая модель кеп-независимой инициации трансляции, не использующей внутреннюю посадку рибосомы. Структуры мРНК, обеспечивающие кеп-независимость при одновременно требовании к наличию свободного 5'-конца, получили название CITE (cap-independent translational enhancers).
Наконец, Лаборатория недавно инициировала поиск специфических клеточных мРНК, использующих неканонические механизмы инициации трансляции при различных стрессовых условиях, с помощью глубокого сиквенирования, включая рибосомный профайлинг, предложенный недавно Инголия и др. [Science, 2009].
Международное сотрудничество
Лаборатория сотрудничает с коллегами из США, Германии, Великобритании, Испании, Дании, Ирландии, а также с несколькими отечественными лабораториями из Москвы, Новосибирска и Пущино. Особенно тесные связи с лабораториями ак. А.С. Спирина (Институт белка РАН, Пущино), лабораторией Г.Г. Карповой (Институт фундаментальной медицины СО РАН) и лабораторией М.Нипмана (M.Niepmann), Институт Биохимии университета г. Гиссена, Германия.
Педагогическая деятельность
И.Н. Шатский читает курс лекций «Основы генной инженерии» на кафедрах биофизики и биоинженерии биологического факультета МГУ.
Основные научные результаты
Шатский и его коллеги, задолго до успехов рибосомной кристаллографии, впервые установили в 1983 году, что мРНК делает U-поворот, когда она проходит через рибосому.
Он и его коллеги в 1996 году предложили новый in vitro метод для расшифровки механизмов инициации трансляции в клетках млекопитающих. Он основан на реконструкции комплексов инициации трансляции из индивидуальных очищенных компонентов, соединенной с методами тупринтинга или RelE-принтинга. Используя этот подход, в 1996-2004 годах были выяснены механизмы Внутренней Инициации Трансляции, которые используются геномными РНК пикорнавирусов.
Пестова и др. (1998) и Теренин и др. (2008) нашли, что РНК вируса гепатита С может использовать упрощенный, подобный бактериальному способ инициации трансляции и может обходиться без “обязательного” инициирующего фактора eIF2.
Дмитриев и др. открыл в 2010 году новый фактор трансляции, получивший название eIF2D, который в отличие от всех известных факторов трансляции, приносящих тРНК, не зависит от гуанозинтрифосфата. Его функция в живой клетке остается пока таинственной, но предварительные данные указывают на то, что он может быть вовлечен в гаметогенез.
В 2011 г., Андреев и др. сделали удивительное наблюдение, что РНК полиовируса и, вероятно, всех других членов рода энтеровирусов и рода риновирусов образуют высоко специфичный комплекс с глицил-тРНК синтетазой. Это взаимодействие необходимо для активации инициации трансляции на этих вирусных РНК.
На основании результатов, полученных при изучении нескольких мРНК с длинными структурированными лидерами, предложена новая модель кеп-независимой инициации трансляции, не использующей внутреннюю посадку рибосомы. Структуры мРНК, обеспечивающие кеп-независимость при одновременно требовании к наличию свободного 5'-конца, получили название CITE (cap-independent translational enhancers).
Наконец, Лаборатория недавно инициировала поиск специфических клеточных мРНК, использующих неканонические механизмы инициации трансляции при различных стрессовых условиях, с помощью глубокого сиквенирования, включая рибосомный профайлинг, предложенный недавно Инголия и др. [Science, 2009].
Международное сотрудничество
Лаборатория сотрудничает с коллегами из США, Германии, Великобритании, Испании, Дании, Ирландии, а также с несколькими отечественными лабораториями из Москвы, Новосибирска и Пущино. Особенно тесные связи с лабораториями ак. А.С. Спирина (Институт белка РАН, Пущино), лабораторией Г.Г. Карповой (Институт фундаментальной медицины СО РАН) и лабораторией М.Нипмана (M.Niepmann), Институт Биохимии университета г. Гиссена, Германия.
Педагогическая деятельность
И.Н. Шатский читает курс лекций «Основы генной инженерии» на кафедрах биофизики и биоинженерии биологического факультета МГУ.
Статьи
- Andreev Dmitry E., Shatsky Ivan N.(2025) A Portrait of Three Mammalian Bicistronic mRNA Transcripts, Derived from the Genes ASNSD1, SLC35A4, and MIEF1. Biochemistry (Moscow), >>
- Andreev Dmitri E., Tierney Jack A.S., Baranov Pavel V.(2024) Translation Complex Profile Sequencing Allows Discrimination of Leaky Scanning and Reinitiation in Upstream Open Reading Frame-controlled Translation. Journal of Molecular Biology, >>
- Loughran Gary, Andreev Dmitry E., Terenin Ilya M., Namy Olivier, Mikl Martin, Yordanova Martina M., McManus C.Joel, Firth Andrew E., Atkins John F., Fraser Christopher S., Ignatova Zoya, Iwasaki Shintaro, Kufel Joanna, Larsson Ola, Leidel Sebastian A., Ma(2025) Guidelines for minimal reporting requirements, design and interpretation of experiments involving the use of eukaryotic dual gene expression reporters (MINDR). Nature Structural and Molecular Biology, >>
- Хатьков И.Е., Абдулхаков С.Р., Алексеенко С.А., Амелина И.Д., Андреев Д.Н., Артамонова Е.В., Бакулина Н.В., Бесова Н.С.(2023) Российский консенсус по диагностике, лечению и профилактике рака желудка. Злокачественные опухоли, >>
- Shestakova Ekaterina D., Tumbinsky Roman S., Andreev Dmitri E., Rozov Fedor N., Shatsky Ivan N., Terenin Ilya M.(2023) The Roles of eIF4G2 in Leaky Scanning and Reinitiation on the Human Dual-Coding POLG mRNA. International Journal of Molecular Sciences, >>
- Uchenunu Oro, Zhdanov Alexander V., Hutton Phillipe, Jovanovic Predrag, Wang Ye, Andreev Dmitry E., Hulea Laura, Papadopoli David J., Avizonis Daina, Baranov Pavel V., Pollak Michael N., Papkovsky Dmitri B., Topisirovic Ivan(2022) Mitochondrial complex IV defects induce metabolic and signaling perturbations that expose potential vulnerabilities in HCT116 cells. FEBS open bio, >>
- Andreev Dmitry E., Loughran Gary, Fedorova Alla D., Mikhaylova Maria S., Shatsky Ivan N., Baranov Pavel V.(2022) Non-AUG translation initiation in mammals. Genome Biology, >>
- Zhdanov Alexander V., Golubeva Anna V., Yordanova Martina M., Andreev Dmitry E., Ventura-Silva Ana Paula, Schellekens Harriet, Baranov Pavel V., Cryan John F., Papkovsky Dmitri B.(2022) Ghrelin rapidly elevates protein synthesis in vitro by employing the rpS6K-eEF2K-eEF2 signalling axis. Cellular and Molecular Life Sciences, >>
- Fedorova Alla D., Kiniry Stephen J., Andreev Dmitry E., Mudge Jonathan M., Baranov Pavel V.(2022) Thousands of human non-AUG extended proteoforms lack evidence of evolutionary selection among mammals. Nature communications, >>
- Andreev Dmitry E., Niepmann Michael, Shatsky Ivan N.(2022) Elusive Trans-Acting Factors Which Operate with Type I (Poliovirus-like) IRES Elements. International Journal of Molecular Sciences, >>
- Larionova Tatyana D., Bastola Soniya, Aksinina Tatiana E., Anufrieva Ksenia S., Wang Jia, Shender Victoria O., Andreev Dmitriy E., Kovalenko Tatiana F., Arapidi Georgij P., Shnaider Polina V., Kazakova Anastasia N., Latyshev Yaroslav A., Tatarskiy Victor (2022) Alternative RNA splicing modulates ribosomal composition and determines the spatial phenotype of glioblastoma cells. Nature Cell Biology, >>
- Andreev D.E., Baranov P.V., Milogorodskii A., Rachinskii D.(2021) A deterministic model for non-monotone relationship between translation of upstream and downstream open reading frames. Mathematical Medicine and Biology, >>
- Andreev Dmitry E., Smirnova Victoriya V., Shatsky Ivan N.(2021) Modifications of Ribosome Profiling that Provide New Data on the Translation Regulation. Biochemistry (Moscow), 86, №9, 1095-1106, 2021 DOI: 10.1134/S0006297921090054. Biochemistry (Moscow), >>
- Fedorova Alla D., Kiniry Stephen J., Andreev Dmitry E., Mudge Jonathan M., Baranov Pavel V.(2022) Thousands of human non-AUG extended proteoforms lack evidence of evolutionary selection among mammals. Nature communications, >>
- Andreev DE, Loughran G., Fedorova AD, Mikhaylova MS, Shatsky IN, Baranov PV(2022) Non-AUG translation initiation in mammals. Genome Biology, >>
- Rubtsova Maria, Mokrushina Yuliana, Andreev Dmitry, Poteshnova Maria, Shepelev Nikita, Koryagina Mariya, Moiseeva Ekaterina, Malabuiok Diana, Prokopenko Yury, Terekhov Stanislav, Chernov Aleksander, Vodovozova Elena, Smirnov Ivan, Dontsova Olga, Gabibov A(2025) A Luciferase-Based Approach for Functional Screening of 5′ and 3′ Untranslated Regions of the mRNA Component for mRNA Vaccines. VACCINES, >>
- Smirnova Victoria V., Shestakova Ekaterina D., Nogina Daria S., Mishchenko Polina A., Prikazchikova Tatiana A., Zatsepin Timofei S., Kulakovskiy Ivan V., Shatsky Ivan N., Terenin Ilya M.(2022) Ribosomal leaky scanning through a translated uORF requires eIF4G2. Nucleic Acids Research, >>
- Shestakova Ekaterina D., Smirnova Victoria V., Shatsky Ivan N., Terenin Ilya M.(2023) Specific Mechanisms of Translation Initiation in Higher Eukaryotes: The eIF4G2 Story. RNA, >>