Лаборатория функциональной геномики

РУКОВОДИТЕЛЬ:

Голденкова-Павлова
Ирина Васильевна

заведующий лабораторией,
ведущий научный сотрудник,
доктор биологических наук

Телефон: +7 (499) 678-53-56
E-mail: irengold58@gmail.com
Профиль на E-library
Профиль на Researchgate

СОТРУДНИКИ:

ИССЛЕДОВАНИЯ:

Основные направления работы:

• изучение физиологической роли генов и вариаций их экспрессии в процессах роста и развития растений и при действии факторов окружающей среды на экспериментальных моделях растений;
• структурно-функциональная характеристика генетических детерминант, обеспечивающих модуляцию экспрессии генов растений. Регуляторные коды и модуляция экспрессии генов растений;
• разработка новых биотехнологий на основе принципов биохимической организации живых систем научных основ для создания новых биотехнологий.

Объекты исследований:

Растения: резушка Таля (A. thaliana), табак (N. benthamiana, N. excelsior), томат (S. lycopersicum); полисомные, моносомные фракции мРНК, транскриптомы, регуляторные последовательности, эффективность трансляции.

Методы исследований:

• In silico анализ данных секвенирования;
• очистка и фильтрация данных секвенирования;
• ПЦР в реальном времени;
• методы молекулярного клонирования;
• транзиентная экспрессия.

Ключевые достижения:

1. Впервые экспериментально доказано наличие генов в геноме растений табака, кодирующих функционально активные ферменты, которые осуществляют ферментативное превращение прегненолона с образованием новых регуляторных молекул стероидной природы подобных карденолидам наперстянки Digitalis sp (George Shpakovski, Svetlana Spivak, Irina Berdichevetset al. BMC Plant Biology. 2017. 17(Suppl 1):189. https://doi.org/10.1186/s12870-017-1123-2).
2. Впервые разработана и предложена простая, быстрая и надежная система для характеристики сигнальных последовательностей и определения локализации целевых белков в растительной клетке, которая может быть применима для разных видов растений (Alexander А. Tyurin et al. Plants 2020, 9, 1187; doi:10.3390/plants9091187).
3. Установлено, 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 и др. Физиология растений. 2020. Т. 67, № 3. С. 259-270 DOI: 10.1134/S1021443720030139).
4. Создан объединенный, эффективный, общедоступный, курируемый ресурс JetGene (https://jetgene.bioset.org/) для сбора, хранения данных, обеспечения вычислительных ресурсов, инструментов, стандартов и методов для анализа массивных данных по биологической информации (Н. С. Садовская и др.. Физиология растений. 2021. Т. 68, № 4. С. 371-379, doi:10.31857/S001533032104014X).
5. Разработаны новые вектора для транзиентной экспрессии генов в растениях и проведен дизайн флуориметрического метода количественной оценки уровня репортерного белка термостабильной лихеназы в растительных клетках (Alexander A. Tyurin et al. BMC Plant Methods. 2021. 17:102 https://doi.org/10.1186/s13007-021-00801-x; Aleksandra V. Suhorukova et al. BMC Plant Biology (2022) 22:356 https://doi.org/10.1186/s12870-022-03735-1).
6. Впервые сконструированы синтетические последовательности на порядок увеличивающие уровень экспрессии гетерологичного гена, которые перспективны для наработки биологически активных веществ, а также новых высокоэффективных превентивных средств для обеспечения биобезопасности живых организмов (человека, животных и растений) в растениях (Alexander A. Tyurin et al. Plants 2022, 11, 2450. https://doi.org/10.3390/plants11192450).
7. Разработан новый метод очистки данных секвенирования РНК — RNAdeNoise. Продемонстрировано, что этот подход более эффективен по сравнению с заранее определенными порогами, особенно при поиске генов с низкой и средней транскрипцией (Igor Deyneko et al. BMC Bioinformatics, 2022. 23:488, https://doi.org/10.1186/s12859-022-05023-z).

ПУБЛИКАЦИИ:

Наиболее значимые публикации за последние 5 лет:

1. 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
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
3. 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
4. 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
5. 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
6. Aleksandra V. Suhorukova, Alexander A. Tyurin, Olga S. Pavlenko, Orkhan N. Mustafayev, Igor G. Sinelnikov and Irina V. Goldenkova-Pavlova. Development of dual reporter vector system for estimating translational activity of regulatory elements. BMC Plant Biology (2022) 22:356. https://doi.org/10.1186/s12870-022-03735-1
7. Alexander A. Tyurin, Orkhan Mustafaev, Aleksandra V. Suhorukova, Olga S. Pavlenko, Viktoriia A. Fridman, Ilya S. Demyanchuk and Irina V. Goldenkova-Pavlova. Modulation of the Translation Efficiency of Heterologous mRNA and Target Protein Stability in a Plant System: The Case Study of Interferon-αA. Plants 2022, 11, 2450. https://doi.org/10.3390/plants11192450
8. Igor Deyneko; Orkhan Mustafaev; Alexander A Tyurin; Ksenya V Zhukova; Alexander Varzari; Irina V Goldenkova-Pavlova. Modeling and cleaning RNA-seq data significantly improve detection of differentially expressed genes. BMC Bioinformatics, 2022. 23:488
9. Deyneko IV (2023), Guidelines on the performance evaluation of motif recognition methods in bioinformatics. Front. Genet. 14:1135320. doi: 10.3389/fgene.2023.1135320
10. Suhorukova, A.V.; Sobolev, D.S.; Milovskaya, I.G.; Fadeev, V.S.; Goldenkova-Pavlova, I.V.; Tyurin, A.A. A Molecular Orchestration of Plant Translation under Abiotic Stress. Cells 2023, 12, 2445. https://doi.org/10.3390/cells12202445
11. I.V. Goldenkova-Pavlova, O.N. Mustafaev, V.A. Fridman, I.V. Deyneko and A.A. Tyurin. On the Way to Translatomic Mapping, a State-of-the-Art. Russian Journal of Plant Physiology, 2023, Vol. 70:204

Наиболее значимые публикации за все время:

1. 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. BBA Protein Proteomic. (DOI 10.1016/j.bbapap.2014.10.012)
2. 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. doi:10.1016/j.biochi.2015.07.015
3. 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. DOI: 10.1007/s00253-016-7944-3
4. 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. https://doi.org/10.1186/s12870-017-1123-2
5. A.A. Tyurin, K.V. Kabardaeva, M.A. Berestovoy, Yu.V. Sidorchuk, A.A. Fomenkov, A.V. Nosov, and I.V. Goldenkova-Pavlova. Simple and Reliable System for Transient Gene Expression for the Characteristic Signal Sequences and the Estimation of the Localization of Target Protein in Plant Cell. Russian Journal of Plant Physiology, 2017, Vol. 64, No. 5, pp. 672–679. DOI: 10.1134/S1021443717040173
6. A.A. Tyurin, K.V. Kabardaeva, O.N. Mustafaev, O.S. Pavlenko1, N.S. Sadovskaya, V.S. Fadeev, E.A. Zvonova, and I.V. Goldenkova-Pavlova. Expression of Soluble Active Interferon αA in Escherichia coli Periplasm by Fusion with Thermostable Lichenase Using the Domain Insertion Approach. Biochemistry (Moscow), 2018, Vol. 83, No. 3, pp. 259-269. DOI: 10.1134/S0006297918030069
7. 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 DOI: 10.1007/s00253-018-8904-x
8. 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
9. 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
10. 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
11. Alexander A. Tyurin, Orkhan Mustafaev, Aleksandra V. Suhorukova, Olga S. Pavlenko, Viktoriia A. Fridman, Ilya S. Demyanchuk and Irina V. Goldenkova-Pavlova. Modulation of the Translation Efficiency of Heterologous mRNA and Target Protein Stability in a Plant System: The Case Study of Interferon-αA. Plants 2022, 11, 2450. https://doi.org/10.3390/plants11192450
12. Igor Deyneko; Orkhan Mustafaev; Alexander A Tyurin; Ksenya V Zhukova; Alexander Varzari; Irina V Goldenkova-Pavlova. Modeling and cleaning RNA-seq data significantly improve detection of differentially expressed genes. BMC Bioinformatics, 2022. 23:488, https://doi.org/10.1186/s12859-022-05023-z
13. I.V. Goldenkova-Pavlova, O.N. Mustafaev, V.A. Fridman, I.V. Deyneko and A.A. Tyurin. On the Way to Translatomic Mapping, a State-of-the-Art. Russian Journal of Plant Physiology, 2023, Vol. 70:204

НАУЧНЫЕ ПРОЕКТЫ:

УСЛУГИ:

Перечень услуг:

1. In silico анализ транскриптомов — картирование, первичные данные по дифференциальной экспрессии;
2. Basecalling прочтений, полученных на MinIon;
3. In silico конструирование экспрессионных векторов для транзиентной и стабильной экспрессии генов;
4. анализ сигнальных последовательностей простым и эффективным методом методом AiPi (см. A. A. Tyurin, K. V. Kabardaeva, M. A. Berestovoy, Yu. V. Sidorchuk, A. A. Fomenkov, A. V. Nosov, and I. V. Goldenkova-Pavlova. Simple and Reliable System for Transient Gene Expression for the Characteristic Signal Sequences and the Estimation of the Localization of Target Protein in Plant Cell. Russian Journal of Plant Physiology, 2017, Vol. 64, No. 5, pp. 672–679);
5. конструирование гибридных белков на основе термостабильной лихеназы, в том числе и для наработки целевых белков фармацевтического назначения.

Перечень оборудования:

1. комплекс оборудования для молекулярно-биологических работ, включая ДНК-амплификаторы, в том числе и в реальном времени;
2. центрифуги;
3. термостаты и термошейкеры;
4. климокамеры;
5. ламинары;
6. система очистки воды;
7. электрофоретическое оборудование и системы гель-документирования;
8. многофункциональный гибридный фотометр для микропланшет;
9. комплекс оборудования для in silico анализа данных секвенирования.

ФОТОГАЛЕРЕЯ:

ИСТОРИЯ:

Коллектив Лаборатории функциональной геномики был сформирован в 2006 г. как Группа геномики растений в Институте общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН. В 2013 г. Группа геномики в полном составе перешла в Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН (ИФР РАН) образовав Группу функциональной геномики. 28 ноября 2019 г. группа была преобразована в Лабораторию функциональной геномики.