Лаборатория функциональной геномики (с 28 ноября 2019 года)

Сотрудники лаборатории

Гра Ольга Алексеевна — научный сотрудник, к.б.н. (0,5 ставки)
Тел.: (499) 678-54-28, доб: 4-72, E-mail: olgagra@gmail.com

Дейнеко Игорь Владимирович — старший научный сотрудник, к.б.н. (0,5 ставки)
Тел.: (499) 678-54-28, доб: 4-72, E-mail: igor.deyneko@inbox.ru

Демьянчук Илья Сергеевич — инженер, (0,5 ставки)
Тел.: (499) 678-54-28, доб: 4-72, E-mail: ilya.demyanchuk.2000@yandex.ru

Никифорова Христина Романовна — инженер, к.б.н. (0,25 ставки)
Тел.: (499) 678-54-28, доб: 4-72

Павленко Ольга Сергеевна — научный сотрудник,
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 4-72, E-mail: helliga.p@gmail.com

Садовская Наталия Сергеевна — научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 4-72, E-mail: nataliya.sadovskaya@gmail.com

Соболев Денис Сергеевич — инженер, (0,5 ставки)
Тел.: (499) 678-54-28, доб: 4-72, E-mail: denissoboleww@gmail.com

Сухорукова Александра Вадимовна — младший научный сотрудник (0,5 ставки)
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 4-72, E-mail: sualsha@yandex.ru

Тюрин Александр Александрович — старший научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 4-72, E-mail: alexjofar@gmail.com

Фадеев Виталий Сергеевич — научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 4-72, E-mail: lis_vit@rambler.ru

Фридман Виктория Александровна — младший научный сотрудник (0,5 ставки),
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 4-72, E-mail: vikafridman@gmail.com

Основные направления исследований

В рамках направлений научных исследований решаются следующие научные задачи:

Основные научные достижения группы

Нами выявлены новые нуклеотидные контексты в 5'-области мРНК растений A. thaliana, которые потенциально могут быть важными для эффективности трансляции мРНК растений на исследуемом этапе онтогенеза. В этом исследовании применили метод профилирования полисом для разделения мРНК в зависимости от их загрузки рибосомами, а именно на полисомные и моносомные фракции. Разделение пулов таких мРНК и анализ транскриптов (мРНК), характеризующихся постоянным уровнем транскрипции в широком диапазоне абсолютных значений на всех этапах онтогенеза растений и ассоциированных с каждым пулом мРНК, за счет секвенирования РНК, позволили получить представление о трансляционной эффективности индивидуальных мРНК, а последующий in silico анализ — провести поиск регуляторных контекстов в 5'-области мРНК растений A. thaliana, которые могут быть потенциально важными для эффективной трансляции мРНК. Результаты проведенного исследования позволили установить, что пиримидиновые ди-нуклеотиды и мотивы характерны для 5'-нетранслируемой области мРНК с высокой трансляционной эффективностью, тогда как пуриновые ди-нуклеотиды и мотивы ассоциированы с транскриптами, имеющими низкую трансляционную эффективность.

(К. В. Кабардаева, A. А. Тюрин, O. Н. Мустафаев, И. В. Дейнеко, В. С. Фадеев, И. В. Голденкова-Павлова. Регуляторные контексты в 5’-области мРНК растений Arabidopsis thaliana и их роль в эффективности трансляции. Физиология растений. 2020. Т. 67, № 3. С. 259-270 https://link.springer.com/article/10.1134%2FS1021443720030139)

Создан объединенный, эффективный, общедоступный, курируемый ресурс для сбора, хранения данных, обеспечения вычислительных ресурсов, инструментов, стандартов и методов для анализа массивных данных по биологической информации. А именно, создан ресурс JetGene – интегрированная база данных для анализа полногеномных данных живых организмов, содержит последовательности CDS, CDNA, 5’-UTR, 3’-UTR представителей шести ключевых царств живых организмов, включая растения, в том числе и хозяйственно-важные культуры.  JetGene is publicly available at http://jetgene.bioset.org/, данные которого загружены и обновляются с сервера Ensembl. Интуитивно понятный и дружественный интерфейс JetGene позволяет не только экстрагировать последовательности cDNA, 5’UTR, CDS, 3’UTR в fasta-формате, в том числе и для специфических выборок по запросу пользователя, но и проводить анализ массивных данных по биологической информации. JetGene организована в модульной форме, сопровождается оригинальными вычислительными программами, а также графической интерпретацией результатов. Поскольку биологическая информация имеет решающее значение для наук о жизни, в том числе и биотехнологических и биомедицинских исследований, созданный ресурс может обеспечить исследователя необходимыми данными и стать фундаментом, на котором в дальнейшем будет строиться наше понимание о принципах функционирования живых систем.

(Н. С. Садовская, О. Н. Мустафаев, А. А. Тюрин, И. В. Дейнеко, И. В. Голденкова-Павлова. JETGENE — интернет-ресурс для анализа регуляторных областей или нуклеотидных контекстов у дифференциально транслируемых транскриптов растений. Физиология растений. 2021, том 68, № 4)

Обзор основных приложений JetGene. Схематически изображено, какие вычислительные инструменты доступны для каждого из имеющихся типов данных (CDS, CDNA, 5’-UTR, 3’-UTR).

Предложена простая, быстрая и надежная система, названная AgI-PrI, для характеристики сигнальных последовательностей и определения локализации целевых белков в растительной клетке. AgI-PrI система объединила преимущества и нивелировала ограничения и критические звенья других широко используемых методов: агроинфильтрация и выделение и трансфекция протопластов. Надежность системы продемонстрирована с использованием различных сигнальных последовательностей в клетках растений табака. Система AgI-PrI может быть применима для разных видов растений, будет удобным инструментом (1) для выяснения физиологической роли генов в процессах роста и развития растений и при действии факторов окружающей среды на экспериментальных моделях растений, а также (2) для развития новых подходов к управлению биосинтезом биологически активных субстанций и практически важных гетерологичных белков в растениях.

(Alexander А. Tyurin, Alexandra V. Suhorukova, Ksenia V. Kabardaeva and Irina V. Goldenkova-Pavlova. Transient gene expression is an effective experimental tool for the research into the fine mechanisms of plant gene function: advantages, limitations, and solutions. Plants 2020, 9, 1187; doi:10.3390/plants9091187 IF 2,762 https://www.mdpi.com/2223-7747/9/9/1187)

Анализ локализации белков, слитых с GFP, в клетках растений табака. Слитый белок локализован в хлоропластах (I), в эндоплазматическом ретикулуме (II) и цитоплазме (III), соответственно (объединенные каналы). Зеленый канал – свечение GFP; канал хлоропласты - автофлуоресценции хлоропластов. Размерность 10 μм.

Временная экспрессия гетерологичных генов у двух модельных видов растений, Nicotiana benthamiana и N. excelsior, использована для изучения локализации гетерологичной Δ9-ациллипид-десатуразы (Δ9-десатуразы) Synechococcus vulcanus в различных клеточных компартментах и ​​ее функциональной активности в случаях локализации цитозоля, хлоропласта и эндоплазматического ретикулума (ЭПР). Функциональная активность и субстратная специфичность гетерологичной десатуразы в условиях временной экспрессии подтверждены сравнением профилей жирных кислот (ЖК). Десатураза Δ9, отвечающая за синтез олеиновой и пальмитолеиновой кислот, также, как было показано, способствует накоплению полиненасыщенных ЖК. Результаты убедительно демонстрируют, что Δ9-десатураза термофильной цианобактерии, временно экспрессируемая у двух видов Nicotiana, значительно изменяет метаболизм липидов в их листьях в сторону большей ненасыщенности ЖК. Функциональная активность Δ9-десатуразы зависит как от модельных видов растений, N. benthamiana или N. excelsior, так и от клеточной локализации фермента. Метод временной экспрессии гетерологичных генов в растениях высокоэффективен, недорог и не требует больших затрат времени, что делает его привлекательным для оценки функциональной активности и / или субстратной специфичности гетерологичных десатураз

(2. M. Berestovoy, O. S. Pavlenko, A. A. Tyurin, E. N. Gorshkova, I. V. Goldenkova-Pavlova. Altered fatty acid composition of Nicotiana benthamiana and Nicotiana excelsior leaves with different localizations of Δ9 acyl-lipid desaturase under transient overexpression of the cyanobacterial desC gene. Biologia Plantarum. 2020. 64: 167-177. https://bp.ueb.cas.cz/pdfs/bpl/2020/01/35.pdf)

Тепловая карта изменений содержания основных ЖК N. benthamiana и N. excelsior в процентах от таковых в контрольных растениях через семь дней после трансформации. Локализация Δ9-десатуразы: А — цитозоль; В — хлоропласт; С — эндоплазматический ретикулум.

Предполагаемая схема функционирования гетерологичной Δ9-десатуразы в разных компартментах растительной клетки. PL — пластид; ER — эндоплазматическая сеть; OB — масляный корпус; desC — гетерологичная Δ9-десатураза; desP0, P1, P2 — десатуразы растений, катализирующих введение первой, второй и третьей двойной связи в ЖК, соответственно; С18: 0, 18: 1, 18: 2, 18: 3 — обозначение стеариновой (18:0), олеиновой (18:1) linoleic (18:2), linolenic (18:3) жирных кислот.

Список наиболее значимых публикаций за 2017-2022 годы

2022

О. С. Павленко, Ю. В. Акашкина, А. В. Сухорукова, Р. А. Сидоров, В. Д. Цыдендамбаев. Разнообразие типов диацилглицерин ацилтрансфераз растений и особенности их функционирования, или сколько dgat нужно растениям. Физиология растений. 2022. Т. 69, № 1. С. 20-37

Tsypurskaya, E.V.; Nikolaeva, T.N.; Lapshin, P.V.; Nechaeva, T.L.; Yuorieva, N.O.; Baranova, E.N.; Derevyagina, M.K.; Nazarenko, L.V.; Goldenkova-Pavlova, I.V.; Zagoskina, N.V. Response of Transgenic Potato Plants Expressing Heterologous Genes of D9- or D12-Acyl-lipid Desaturases to Phytophthora infestans Infection. Plants 2022, 11, 288. https://doi.org/10.3390/plants11030288

2021

Н. С. Садовская, О. Н. Мустафаев, А. А. Тюрин, И. В. Дейнеко, И. В. Голденкова-Павлова. JETGENE — интернет-ресурс для анализа регуляторных областей или нуклеотидных контекстов у дифференциально транслируемых транскриптов растений. Физиология растений. 2021. Т. 68, № 4. С. 371-379 doi:10.31857/S001533032104014X

Alexander Varzari1, Igor V. Deyneko, Elena Tudor, Harald Grallert and Thomas Illig. Synergistic effect of genetic polymorphisms in TLR6 and TLR10 genes on the risk of pulmonary tuberculosis in a Moldavian population. Innate Immunity. 2021, DOI: 10.1177/17534259211029996

Oksana O. Kolachevskaya, Yulia A. Myakushina, Irina A. Getman, Sergey N. Lomin, Igor V. Deyneko, Svetlana V. Deigraf and Georgy A. Romanov. Hormonal Regulation and Crosstalk of Auxin/Cytokinin Signaling Pathways in Potatoes In Vitro and in Relation to Vegetation or Tuberization Stages. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 8207. https://doi.org/10.3390/ijms22158207 -

Sadovskaya, N.; Mustafaev, O.; Tyurin, A.; Deyneko, I.; Goldenkova-Pavlova, I. JetGene— Online Database and Toolkit for an Analysis of Regulatory Regions or Nucleotide Contexts at Differently Translated Plants Transcripts. Biol. Life Sci. Forum 2021, 4, 98. https://doi.org/10.3390/IECPS2020-08624

Alexander A. Tyurin, Aleksandra V. Suhorukova, Igor V. Deineko, Olga S. Pavlenko, Viktoriia A. Fridman and Irina V. Goldenkova-Pavlova. A high throughput assay of lichenase activity with Congo red dye in plants. BMC Plant Methods. 2021. 17:102 https://doi.org/10.1186/s13007-021-00801-x

2020

К. В. Кабардаева, A. А. Тюрин, O. Н. Мустафаев, И. В. Дейнеко, В. С. Фадеев, И. В. Голденкова-Павлова. Регуляторные контексты в 5’-области мРНК растений Arabidopsis thaliana и их роль в эффективности трансляции. Физиология растений. 2020. Т. 67, № 3. С. 259-270

M. Berestovoy, O. S. Pavlenko, A. A. Tyurin, E. N. Gorshkova, I. V. Goldenkova-Pavlova. Altered fatty acid composition of Nicotiana benthamiana and Nicotiana excelsior leaves with different localizations of Δ9 acyl-lipid desaturase under transient overexpression of the cyanobacterial desC gene. Biologia Plantarum. 2020. 64: 167-177

Alexander А. Tyurin, Alexandra V. Suhorukova, Ksenia V. Kabardaeva and Irina V. Goldenkova-Pavlova. Transient gene expression is an effective experimental tool for the research into the fine mechanisms of plant gene function: advantages, limitations, and solutions. Plants 2020, 9, 1187; doi:10.3390/plants9091187

2019

Alexander Varzari, Igor V. Deyneko, Iuri Vladei, Harald Grallert, Maximilian Schiecke, Elena Tudor, Thomas Illig. Genetic variation in TLR pathway and the risk of pulmonary tuberculosis in a Moldavian population. Infection, Genetics and Evolution, Volume 68, March 2019, Pages 84-90.

Irina V. Goldenkova-Pavlova, Olga S. Pavlenko, Orkhan N. Mustafaev, Igor V. Deyineko, Ksenya V. Kabardaeva and Alexander А. Tyurin. Computational and Experimental Tools to Monitor the Changes in Translation Efficiency of Plant mRNAs on a Genome-wide Scale: Advantages, Limitations, and Solutions. Int. J. Mol. Sci. 2019, 20(1), 33; https://doi.org/10.3390/ijms20010033

K. V. Kabardaeva, A. А. Tyurin, О. S. Pavlenko, O. A. Gra, I. V. Deyneko, F. Kouchoro, O.N. Mustafaev, and I. V. Goldenkova-Pavlova. Fine Tuning of Translation: A Complex Web of Mechanisms and Its Relevance to Plant Functional Genomics and Biotechnology. Russian Journal of Plant Physiology, 2019, Vol. 66, No. 6, p. 835-849

О.С. Павленко, O.A. Гра, O.Н. Мустафаев, Н.С. Садовская, A.А. Тюрин, В.С. Фадеев, И.В. Голденкова-Павлова. Термостабильная лихеназа Clostridium thermocellum допускает одиночные и тандемные инсерции белковых доменов. Биохимия. 2019. Т. 84, № 8. с. 1177 — 1188

2018

А.А. Тюрин, К.В. Кабардаева, О. Мустафаев, О.С. Павленко, Н.С. Садовская, В.С. Фадеев, Е.А. Звонова, И.В. Голденкова-Павлова. Экспрессия растворимого и активного интерферон αА в периплазме Escherichia coli за счет слияния с термостабильной лихеназой методом инсерции домена. Биохимия. 2018. Т. 83, № 3. 379 – 391.

Irina V. Goldenkova-Pavlova, Alexander А. Tyurin, Orkhan N. Mustafaev. The features that distinguish lichenases from other polysaccharide hydrolyzing enzymes and the relevance of lichenases for biotechnological applications. Appl Microbiol and Biotech. (2018) 102 (9), 3951-3965

Е.А. Звонова, О.А. Ершова, А.В. Ершов, А.А. Казаров, Е.С. Белянина, М.В. Лыков, А.Ю. Вишневский, А.П. Карпов, С.В. Ручко, А.М. Шустер, А.А. Соловьев, И.В. Голденкова-Павлова. Технология PASYLATION® позволяет улучшить фармакокинетические свойства рекомбинантного интерферона β-1b человека in vivo. Биотехнология. 2018.  Т. 34. №2. p. 37-46

Rozov SM, Deineko EV, Deyneko IV. FlowerMorphology: fully automatic flower morphometry software. Planta. 2018 May;247(5):1163-1173.

Akmatov MK, Rübsamen N, Deyneko IV, Karch A, Mikolajczyk RT. Poor knowledge of vaccination recommendations and negative attitudes towards vaccinations are independently associated with poor vaccination uptake among adults - Findings of a population-based panel study in Lower Saxony, Germany. Vaccine. 2018 Apr 25;36(18):2417-2426.

2017

А. А. Тюрин, К. В. Кабардаева, М.А. Берестовой, Ю.В. Сидорчук, А.А. Фоменков, А.В. Носов, И. В. Голденкова-Павлова. Простая и надежная система транзиентной экспрессии генов для характеристики сигнальных последовательностей и оценки локализации целевых белков в растительной клетке. Физиология растений. 2017. Т. 64, № 5. С. 363-372.

Elizaveta A. Zvonova, Alexander V. Ershov, Olga A. Ershova, Marina A. Sudomoina, Maksim B. Degterev, Grigoriy N. Poroshin, Artem V. Eremeev, Andrey P. Karpov, Alexander Yu. Vishnevsky, Irina V. Goldenkova-Pavlova, Andrei V. Petrov, Sergey V. Ruchko, Alexander M. Shuster. PASylation technology improves recombinant interferon-β1b solubility, stability and biological activity. Appl Microbiol and Biotech. (2017) 101:1975–1987

George Shpakovski, Svetlana Spivak, Irina Berdichevets, Olga Babak, Svetlana Kubrak, Alexander Kilchevsky, Andrey Aralov, Ivan Yu. Slovokhotov, Dmitry Shpakovski, Ekaterina Baranova, Marat Khaliluev, Elena Shematorova. A key enzyme of animal steroidogenesis can function in plants enhancing their immunity and accelerating the processes of growth and development. BMC Plant Biology. 2017. 17(Suppl 1):189

Наиболее значимые ранние публикации сотрудников группы

А. А. Tyurin, N. S. Sadovskaya, Kh. R. Nikiforova, О. N. Mustafaev, R. A. Komakhin, V. S. Fadeev, I. V. Goldenkova-Pavlova. Clostridium thermocellum thermostable lichenase with circular permutations and modifications in the N-terminal region retains its activity and thermostability. Biochimica et Biophysica Acta. 2015. V. 1854. P. 10–19

Daria V. Vasina, Orkhan N. Mustafaev, Konstantin V.Moiseenco, Natalia S. Sadovskaya, Olga A. Glazunova, Аlexander А. Tyurin, Tatiana V. Fedorova, Andrey R. Pavlov, Tatiana V. Tyazhelova, Irina V. Goldenkova-Pavlova, Olga V. Koroleva. The Trametes hirsuta 072 laccase multigene family: genes identification and transcriptional analysis under copper ions induction. Biochimie. 2015. V. 116. P. 154–164

Berdichevetz I.N., Ch.R., Gerasymenko I.M., Sindarovska Y.R., Sheludko Yu.V., Goldenkova-Pavlova I.V. (2010) Multiplex PCR assay for detection of recombinant genes encoding fatty acid desaturases fused with lichenase reporter protein in GM plants. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 397(6), 2289-2293.

Komakhin R.A.,Abdeeva I.A., Salekhi Dzhuzani G.R.,Goldenkova I.V., Zhuchenko A.A. (2005) Thermostable lichenase as a translational reporter. Genetika, 41(1), 30-39.

Piruzian E.S., Bogush V.G., Sidoruk K.V., Goldenkova I.V., Musiichuk K.A., Debabov V.G. (2003) Construction of the synthetic genes for protein analogs of spider silk carcass spidroin 1 and their expression in tobacco plants. Mol Biol (Mosk), 37(4), 654-662.

Piruzian E.S., Goldenkova I.V., Musiychuk K.A., Kobets N.S., Arman I.P., Bobrysheva I.V., Chekhuta I.A., Glazkova D. (2002) A reporter system for prokaryotic and eukaryotic cells based on the thermostable lichenase from Clostridium thermocellum. Mol Genet Genomics, 266(5), 778-786.

Musiychuk K.A., Goldenkova I.V., Abdeev R.M., Kobets N.S., Piruzian E.S. (2000) Preparation and properties of Clostridium thermocellum lichenase deletion variants and their use for construction of bifunctional hybrid proteins. Biochemistry (Mosc), 65(12), 1397-4102.

Piruzian E.S., Monzavi-Karbassi B., Darbinian N.S., Goldenkova I.V., Kobets N.S., Mochulsky A.V. (1998) The use of a thermostable beta-glucanase gene from Clostridium thermocellum as a reporter gene in plants. Mol Gen Genet., 257(5), 561-567.

Патенты

Сидоров Р.А., Тюрин А.А. Программа для расчета позиционно-видового состава триацилглицеринов растительных масел. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018619450. Дата государственной регистрации в реестре программ для ЭВМ РФ 07 августа 2018 г

Тюрин А.А., Кабардаева К.В., Гра О.А., Павленко О.С., Садовская Н.С., Голденкова-Павлова И.В., Алиева Г. П. (2017) Способ получения синтетической GC-богатой последовательности и ее использованием в растениях.  Патент на изобретение РФ. № 2630650. Приоритет изобретения от 11 мая 2016 г. Дата государственной регистрации в Государственном реестре изобретений РФ 11 сентября 2017 г.

Юрьева Н.О., Кирсанова С.Н., Соболькова Г.И., Деревягина М.К., Голденкова-Павлова И.В., Шимшилашвили Х.Р., Лось Д.А. (2014) Способ получения форм картофеля сорта Скороплодный in vitro, устойчивых к температурным стрессам и к возбудителю фитофтороза. Патент РФ № 2505955. Зарегистр. 14.05.2012. Опубликовано 10.02.2014. Бюлл. 4.

Бердичевец И. Н., Герасименко И.М., Голденкова-Павлова И.В., Синдаровская Я. Р., Шелудько Ю.В., Шимшилашвили Х.Р. (2010) Способ детекции рекомбинантных генов ацил-липидных десатураз, слитых с термостабильной лихеназой, методом мультиплексной полимеразной цепной реакции. Патент. 51842, дата выдачи 10.08.2010.

Yusibov V., Mett V., Musiychuk K., Piruzian E., Goldenkova I. (2006) Recombinant carrier molecule for expression, delivery and purification of target polypeptides. Patent № 04776107.7 - US20044016452.

Картель Н.А., Шпаковский Г.В., Спивак С.Г., Бричкова Г.Г., Ярмолинский Д.Г., Бердичевец И.H., Манешина Т.В. (2004) Рекомбинантная плазмида pGBP450f и способ получения трансгенных растений табака с повышенной продуктивностью и устойчивостью к грибным фитопатогенам. Патент РФ № 2237717. Зарегистр. 10.10.2004.

Поддержка исследований группы грантами (текущие проекты)

Проект РНФ 18-14-00026, «Регуляторные коды эффективной трансляции у растений»

Проект РФФИ 17-04-00783 «Структурно-функциональная характеристика нетранслируемых последовательностей генов растений (на примере арабидопсис)»