биомолекула.ру. Взгляд изнутри.
 

Логин:
Пароль:


Лаборатория биокатализа ИБХ: дизайнерские ферменты и клоны-мятежники

[28 февраля, 2016 г.]

Несмотря на название лаборатории биокатализа ИБХ РАН, ее заведующий Александр Габибович Габибов научил своих сотрудников не только биокатализу, но и многому другому. О направленной эволюции ферментов и каталитических антител с помощью суперкомпьютеров и в пробирке с миллионами микробиореакторов, о «войнах клонов» на полях сражения с рассеянным склерозом и других захватывающих направлениях, которые развивает лаборатория, расскажет эта статья.

Как все начиналось

Основатель, идейный вдохновитель и бессменный заведующий лабораторией биокатализа Института биоорганической химии РАН — член-корреспондент РАН Габибов Александр Габибович — начинал свою карьеру в Институте молекулярной биологии (ИМБ) РАН в пору, когда его директором был академик Владимир Александрович Энгельгардт. В эпоху застоя отечественная наука пользовалась большим уважением на Западе, и трое советских «лайф-сайенсовых» академиков — Энгельгардт, Браунштейн и Дубинин — были избраны тогда в Академию наук США. Сейчас среди россиян в этой академии мы видим только физиков и математиков. Двое из названных корифеев — Энгельгардт и Браунштейн — работали в «молекулярке» (так издревле ласкательно-уменьшительно назывался ИМБ). Учителями Габибова были член-корреспондент Илья Васильевич Березин, член-корреспондент Евгений Сергеевич Северин и академик Александр Евсеевич Браунштейн [1].

Александр Габибович Габибов

Рисунок 1. Александр Габибович Габибов, профессор, чл.-корр. РАН, заведующий Лабораторией биокатализа ИБХ РАН

Как-то на вопрос одного из академиков Александру Евсеевичу — «а чем у Вас занимается Габибов?» — Браунштейн ответил: «общими вопросами биокатализа», а Северин при этом добавил: «он слишком медленно изучает быструю кинетику ферментов». В начале карьеры Габибов работал вместе с Сергеем Николаевичем Кочетковым (ныне членом-корреспондентом РАН), и занимались они механизмом фосфорилирования белков, т.е. протеинкиназами. В ту пору их еще не делили на «А», «С» и т.д., а приехавший в 1984 году на организованный Юрием Анатольевичем Овчинниковым конгресс FEBS Эдвин Кребс (первооткрыватель фосфорилирования белков и тогда еще не Нобелевский лауреат) очень удивился, что в СССР кто-то тоже работает с киназами. Кребс тогда поделился с советской молодежью идеей тирозинового фосфорилирования, и будущие профессора Габибов и Кочетков посоветовали ему регистрировать реакцию по изменению флуоресценции тирозина. Так они развеяли последние сомнения Кребса в том, что они не являются представителями спецслужб, призванными следить за его передвижениями по столице СССР. Кребс очень интересовался, не репрессирован ли отец эмигрировавшего нелегально из СССР Александра Варшавского (ныне профессора Калтеха и американского академика).

В далеком 1992 году, еще работая в ИМБ, Александру Габибову и его аспирантам Александру Шустеру (ныне президенту одной из крупнейших в России биофармкомпаний «Генериум») и Геннадию Гололобову (ныне руководителю R&D одной из ведущих американских биотехкомпаний в Шанхае) удалось обнаружить эффект расщепления ДНК природными антителами с нуклеазной активностью, названными «абзимами» (от antibody и enzyme). В 1997 году профессор Габибов пришел в новый для него институт — ИБХ — в основном, из-за возможности работать с аутоиммунными модельными животными в Пущинском филиале этого института. Он сформировал лабораторию биокатализа, подчеркивая преемственность традиций и школы своего учителя А.Е. Браунштейна.

С тех пор, по прошествии уже почти 20 лет, несмотря на свое название, лаборатория биокатализа занимается не только биокатализом, но и многими другими вещами. Сейчас лаборатория хотя и продолжает работать по чисто «биокаталитическим» проектам, изучая интересные ферменты (например, ДНК-топоизомеразы, протеазы патогенов — сибирской язвы, ВИЧ), но доля этих работ идет на убыль. В лаборатории развивается два основных проекта, которые идейно вышли из пионерских работ профессора Габибова. Первая группа под руководством Ивана Витальевича Смирнова продолжает заниматься классической «абзимологией», но уже на качественно новом уровне. Здесь ищется баланс между комбинаторными методами и рациональным дизайном с целью создания белков с заранее заданными свойствами de novo. В последнее время группа активно осваивает микрофлюидные технологии для осуществления многопараметрического скрининга клонов биокатализаторов и вообще клеток.

Вторая группа под руководством Алексея Анатольевича Белогурова изучает молекулярные основы аутоиммунных процессов с уклоном в аутоиммуннунную нейродегенерацию. В основном, на повестке дня стоит хроническое демиелинизирующее заболевание центральной нервной системы — рассеянный склероз (РС), и в последнее время нейродегенерация периферической нервной системы — синдром Гийена-Барре (ГБС).

В лаборатории разрабатываются также скрининговые технологии, например дрожжевой, фаговый и лентивирусный дисплеи; в этих работах участвует группа Татьяны Бобик. Раньше в лаборатории много занимались биотехнологией, экспрессией белков в прокариотических системах, а затем факторов крови, антител в клеточной линии СНО. Огромный вклад в эти исследования внесла учитель многих молодых «биокатализаторов» — профессор Наталья Пономаренко. В общей сложности в лихие 90-е и в начале 2000-х в лаборатории получено с десяток патентов и создано много регламентов производства лекарственных препаратов [2]. Можно лишь упомянуть препарат отечественного гормона роста «Растан», сделанный в лаборатории биокатализа ИБХ РАН. Лаборатория принимала активное участие в создании отечественной линейки факторов крови. Дело важное во всех отношениях, особенно в свете актуального сейчас импортозамещения. За эти годы лаборатория потеряла многих бойцов: Арину Козырь, Александра Колесникова, Ивана Воробьева, Лену Александрову, Александра Демина. Кто-то ушел в бизнес, возглавил новые коллективы. Андрей Решетняк и Екатерина Кузина работают в департаменте фармакологии Йельского университета.

Сейчас практический пыл коллектива существенно подостыл. И заведующий, и сотрудники решили сохранить себя для прекрасного — т.е., для решения фундаментальных задач.

Не только иммунитет: антителами — по опасным ядам

Иван Смирнов

Рисунок 2. Иван Смирнов любит работать и умеет отдыхать

Команда, работающая с Иваном Смирновым, создает новые биокатализаторы на основе антител и ферментов, улучшает их или заставляет менять «профессию» (т.е., специфичность). Это позволяет ферментам осваивать новые субстраты, а значит — выполнять новые функции. О своей работе коллектив лаборатории может рассказывать сутки напролет. Анастасия Степанова, работающая в группе Ивана, занимается созданием и отбором комбинаторных библиотек ферментов, катализирующих реакции, для которых не существует природных ферментов. Это довольно модное и динамично развивающееся направление [3, 4]. Востребованность антидотов к фосфорорганическим токсинам (ФОТ) обусловлена все возрастающим бесконтрольным применением пестицидов на основе этих веществ, опасностью техногенных катастроф и минимальной, но, как показывает печальный пример Японии и Сирии, все же реально существующей вероятностью террористических атак. Попадание ФОТ в организм ингибирует ацетилхолинэстеразу в нейрональных синапсах, блокируя передачу нервного сигнала и вызывая массу неприятных последствий — от головной боли и головокружения до рвоты, одышки, сужения зрачков и сильных судорог, переходящих в глубокую кому.

Существует множество ферментов, нейтрализующих фосфорорганические токсины — такие как параоксон — до их попадания в синапс: ацетилхолинэстераза, бутирилхолинэстераза, параоксоназа, фосфотриэстераза. У лаборатории есть определенные успехи по получению улучшенных вариантов ферментов, более активно нейтрализующих ФОТ [5–7]. Начинал это направление Денис Илюшин, защитивший кандидатскую диссертацию под руководством Ивана. Однако самые интересные биокатализаторы — противоядия от ФОТ — представляют собой не «обычные» ферменты, а... антитела, хорошо знакомые нам под названием «иммуноглобулины» [8–10]. Казалось бы, зачем в этой задаче нужно антитело? Ответ прост — высочайшая стабильность в организме (максимум — недели и месяцы), а также то, что человечество уже давно и успешно применяет антитела в терапии широчайшего круга патологий. Не надо забывать и про возможность профилактики — ввел антительный антидот и продолжительное время будешь защищен.

При разработке противоядия важно помнить, что «хороший пират — мертвый пират», и поэтому идеальным вариантом будет ковалентное связывание антитела с ФОТ, что нейтрализует токсин полностью. Почему же так сложно получить антитело, способное ковалентно связывать, например, параоксон? Связано это в первую очередь с тем, что к ядовитым веществам природные антитела получить почти невозможно, а использование комбинаторных библиотек лишает антитела возможности «созревания», которое используется природой для более полной адаптации антитела к своему субстрату. К сожалению, структурой комплекса антитела с субстратом здесь тоже не обойдешься — это ведь лишь финальная «фотография» на память об их встрече, а экспериментатору нужно знать, как происходила реакция от встречи антитела с субстратом до его ковалентной фиксации.

На помощь приходят суперкомпьютеры (такие как всемирно известный «Ломоносов») и люди, которые умеют ставить им задачи. Компьютерное моделирование биологических молекул реализует идею «вычислительного микроскопа», поскольку с его помощью можно изучить поведение молекул с недоступной для прямого эксперимента точностью. Например, таким образом был проиллюстрирован механизм действия потенциал-чувствительного калиевого канала [11]. Используя квантово-механические расчеты и молекулярную динамику, можно «присесть» рядом с антителом и пронаблюдать весь процесс реакции. Дальше, вооружившись постадийным профилем реакции, можно примерить на себя маску иммунной системы и провернуть виртуальное созревание антитела в своем воображении. Результат — увеличение реакционной способности в сто раз! Не факт, что природа бы справилась лучше. Такая иммунглобулин-параоксоназа сейчас проходит тестирование in vivo на модельных животных.

Расчет активного центра каталитического антитела

Рисунок 3. Проведение компьютерного квантово-механического расчета активного центра каталитического антитела с применением возможностей суперкомпьютера «Ломоносов» позволило проанализировать более трехсот тысяч вариантов и выбрать самый лучший. В результате эффективность каталитического антитела в отношении нейротоксичного пестицида параоксона увеличилась более чем в 170 раз.

Капли на службе биокатализа

Однако компьютер не всегда дает однозначный ответ на поставленный вопрос, а значит, необходима надежная и мощная методика проверки предсказаний в прямом эксперименте. Поэтому Иван Смирнов вместе со своим аспирантом Станиславом Тереховым разрабатывает другой подход — широкомасштабный скрининг комбинаторных библиотек уже в пробирке, а не in silico.

Вот как описывает эту работу сам Стас: «За счет новых методик скрининга удается получать совершенно новые лекарства, такие как антибиотики, ингибиторы киназных путей и убиквитин-лигаз. Успехи большой фармы последних 20 лет во многом связаны с тем, что люди начали активно тестировать не одно-два вещества, как раньше, а сканировать библиотеки из сотен, переходящих в сотни тысяч, соединений. Многие противораковые препараты были получены именно так. До сих пор стоит вопрос о повышении эффективности такого подхода — как сейчас модно говорить, создания High-throughput screening. Раньше это решалось масштабностью экспериментов: десятки тысяч плашек, каждая с сотнями отдельных лунок, каждая из которых содержит индивидуальное вещество. Оборудование для подобных действ могло занять целый этаж [12]. Но прогресс не стоит на месте: миниатюризация, которая позволила сделать качественный скачок в широком круге областей — от компьютеров до секвенирования геномов, — добралась и сюда. Я занимаюсь одной из таких технологий, которая с помощью сложной системы микроканалов позволяет создать миллионы замкнутых индивидуальных капель-микробиореакторов в пробирке объемом в полтора миллилитра. Это таинство называется микрофлюидикой. Прелесть этой методики в том, что на выходе в каждой капле оказывается единственный представитель упомянутых высокорепрезентативных библиотек. Анализируя репортерный сигнал в каждой индивидуальной капле, соответствующий искомой функциональной активности, мы отберем только те микробиореакторы, в которых фермент или клетка делает „правильную“ реакцию. Теперь на лабораторном столе мы можем собрать установку за несколько десятков тысяч рублей, эквивалентную по производительности целому R&D-цеху 20-летней давности. Экономия человеческих и финансовых ресурсов, а самое главное, времени — налицо!».

Установка для генерации микрофлюидной эмульсии

Рисунок 4. Установка для генерации микрофлюидной эмульсии и микроскопии капель (вверху справа)

Атака клонов

Алексей Белогуров

Рисунок 5. Алексей Белогуров, гора Эйгер в Бернских Альпах, Швейцария, 2011 г.

Еще будучи аспирантом заслуженного сотрудника лаборатории биокатализа профессора Натальи Александровны Пономаренко, Алексей Белогуров занимался изучением каталитической активности природных миелин-реактивных антител [13, 14]. В настоящий момент область научных интересов его группы значительно разрослась и включает в себя анализ популяций аутореактивных лимфоцитов в терминах В-клеточных рецепторов, изучение загрузки комплексов гистосовместимости энцефалитогенными пептидами, создание терапевтических агентов для направленной элиминации патологических клонов в организме.

Совсем недавно с подачи Нобелевского лауреата Аарона Чехановера ребята окунулись в мир протеасомальной деградации белков. Алексей рассказывает: «Работа моей группы связана с рассеянным склерозом: это аутоиммунное нейродегенеративное заболевание, своего рода военный переворот в теле человека. По непонятной на настоящий момент причине иммунная система, которая призвана служить и защищать, оборачивается против собственного организма. Главный для нас объект — оснóвный белок миелина (МВР) — компонент миелиновой оболочки аксонов, которая формируется специализированными клетками — олигодендроцитами. Он и является одной из приоритетных мишеней иммунной системы — „атаки клонов“ — в этом заболевании. Эта оболочка напоминает изоляцию у провода, оголенные же провода (когда миелин разрушается) — это всегда плохо. Человеческий организм в этом смысле мало чем отличается от чайника: при нарушении целостности миелина провод-аксон существенно хуже проводит сигнал и начинает саморазрушаться. Своей задачей мы ставим понимание того, почему иммунная система так реагирует на миелин и почему она выбрала своей целью именно этот белок среди сотен и тысяч других высокомолекулярных клеточных полипептидов».

В рамках этого направления проект Азада Мамедова посвящен главному комплексу гистосовместимости второго класса (HLA), который является главным инструментом антигенпрезентующих клеток (АПК). Именно эти клетки экспонируют фрагменты миелина в комплексе с HLA, тем самым активируя патогенные лимфоциты, так что здесь мы пытаемся нащупать первопричину рассеянного склероза. Как известно, в норме Т-клетки, узнающие собственные антигены, безжалостно изничтожаются в тимусе, так что задача Азада — понять, как узкой популяции аутореактивных клеток удается избежать этой участи.

Яков Ломакин заходит на цель с другой стороны. В этиологии рассеянного склероза есть гипотеза «молекулярной мимикрии», которая предполагает, что иммунная система, расправившись с каким-либо внешним патогеном, «перегревается» и принимается за собственные антигены, считая их чужеродными, так как они чем-то напоминают исходные вирусные или бактериальные сигнатуры. Яша пытается обнаружить В-клетки и антитела, способные единовременно связывать истинно враждебный вирусный белок и собственный антиген, чтобы получить материальное подтверждение данной теории. Определенные успехи у коллектива есть: так, в цикле работ удалось показать существование подобных антител, реагирующих с МВР и белком LMP1 вируса Эпштейна-Барр [15–17]. Занятно, что этот вирус многими исследователями рассматривается как один из основных кандидатов в индукторы рассеянного склероза.

Сотрудники лаборатории

Рисунок 6. Сотрудники лаборатории. Слева: Азад Мамедов за работой в гостях у лаборатории нанобиотехнологий Санкт-Петербургского Академического университета. Посередине: Яков Ломакин на FEBS 2012 (Севилья, Испания). Справа: Алексей Степанов.

Похожим делом, но только в отношении Т-клеток занимаются в лаборатории геномики адаптивного иммунитета ИБХ: ее заведующий Дмитрий Чудаков со своими сотрудниками знают в лицо каждую Т-клетку организма [18].

Но можно ли среди тысяч клонов В-клеток найти и уничтожить один, ведь с виду эти клетки как братья-близнецы? Алексей Степанов научился бить их в любых метеоусловиях с первого выстрела. Начинали два Алексея (Степанов и Белогуров) с бимодальных белков, способных отыскать В-клетку определенной специфичности, используя экспонированный В-клеточный рецептор на ее поверхности [19]. Так называемые «иммунотоксины» состояли из фрагмента аутоантигена («головки самонаведения»), соединенной с токсином («взрывчаткой»). Такое высокоточное оружие способно избирательно поражать аутореактивные В-клетки, не задевая «гражданское население».

Алексей Белогуров: «Успеха достигли мы и в принуждении патогенных В-клеток к миру другим способом — введением фрагментов миелина в наноконтейнерах, малоразмерных липосомах, которые индуцируют толерантность организма к МВР [20]. Таким образом мы корректируем давшую сбой систему „свой-чужой“ — основу функционирования любой армии, — и иммунная система снова принимает миелин за своего [21]. Отрадно отметить, что препарат, разработанный на основе этих фундаментальных исследований, сейчас выходит на третью фазу клинических испытаний».

В последнее время Алексей Степанов пытается побороть патогенные В-клетки при другом страшном недуге — множественной миеломе. В этом случае определенный клон В-клеток начинает неконтролируемо размножаться вследствие злокачественной трансформации.

Алексей Степанов так любит рассказывать о своей частной школе для Т-клеток: «Каждый день у человека появляются опухолевые клетки, но иммунная система их отлавливает и уничтожает, либо они сами умирают вследствие множественных мутаций. Случается так, что раковые клетки уходят от этого контроля, но сегодня, используя последние достижения клеточных технологий, мы в силах им помочь. Для этого я беру Т-клетки больного человека, изолирую их и дополнительно модифицирую рецептором, который специфически распознает именно опухолевые клетки — своего рода „школа для Т-клеток“. Я их обучаю и возвращаю обратно в организм, а там, используя искусственно введенный им рецептор и свою природную функцию убийства, они сами находят и уничтожают раковую опухоль. Пока это работает только на модельных животных, но когда-нибудь настанет и очередь человека».

Аня Кудряева вместе с Мариной Васькиной занимаются изучением внутриклеточной деградации МВР в олигодендроцитах. Алексей Белогуров: «Начинали мы эту работу с Катей Кузиной, которая успешно защитившись, сейчас работает у Джозефа Шлессинджера в Йельском университете. Почему это важно? Дело в том, что на поверхности каждой без исключения клетки нашего организма находятся тысячи маленьких фрагментов-пептидов почти половины нашего клеточного протеома. Все эти пептиды, как на ладошке, демонстрируются цитотоксическим лимфоцитам с помощью комплексов гистосовместимости, но уже первого класса. Лимфоциты триллионами постоянно сканируют клетки организма, имея целью обнаружить „неправильные“ — к примеру, вирусные — пептиды. Если этот „молекулярный паспорт“ отличается хотя бы на один чужеродный пептид, следует незамедлительная атака зараженной клетки. Как уже обсуждалось, миелин в определенных обстоятельствах становится для иммунной системы чужим. Здесь важно упомянуть, что собственные белки для презентации нарезает огромный и сложнейший комплекс — антипод рибосомы, называемый протеасомой. Интересно, что абсолютное большинство белков попадает в протеасому только с „меткой смерти“ — цепью последовательно связанных молекул убиквитина [22, 23]. „Привариванием“ этой метки к белкам занимается система убиквитинилирования, насчитывающая — вдумайтесь! — более тысячи белков. Почти пять процентов известного на настоящий момент протеома [24]! Мы обнаружили, что в список исключений, которых пока обнаружено с десяток, каким-то непостижимым образом попал и наш МВР [25]. Так вот, подобная неконтролируемая нарезка МВР протеасомой приводит к тому, что олигодендроциты сами подставляются под удар цитотоксических лимфоцитов [26]. Как принято говорить в нашей стране „Случайность?! — Не думаю...“».

Рассеянный склероз и экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит

Рисунок 7. Рассеянный склероз и экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит (животная модель РС) характеризуются повреждением гематоэнцефалического барьера и развитием воспаления в ЦНС, что приводит к активному трафику аутореактивных лимфоцитов в ЦНС. Секретируемые ими провоспалительные цитокины, в частности интерферон-гамма, взаимодействуют с соответствующими рецепторами на поверхности олигодендроцитов и посредством сигнальных каскадов активируют экспрессию в этих клетках иммуносубъединицы протеасомы β1i. Под действием иммунопротеасомы образуется повышенное количество пептида MBP83-90 [ENPVVHFF], который в контексте MHC I эффективно распознается CD8+ T-лимфоцитами. Непосредственное взаимодействие олигодендроцитов с эффекторными клетками, обусловленное этими событиями, приводит к их гибели, разрушению миелиновой оболочки и, как следствие, нарушению проведения нервного импульса. Рисунок из [26].

Не в службу, а в дружбу

Лаборатория любит и умеет сотрудничать. В самóм ИБХ у лаборатории много друзей, с кем сотрудники плодотворно трудятся бок о бок. Это лаборатория протеомики, с которой у них давние плодотворные и даже дружеские отношения в области изучения рассеянного склероза и синдрома Гийена-Барре. Недавно стартовал небольшой совместный проект с лабораторией биомолекулярной ЯМР-спектроскопии по определению рецептора основного белка миелина в составе протеасомы. Вместе с лабораториями инженерии белка и молекулярной иммунологии ведется работа над созданием различного рода иммунотоксинов. Ребята из группы Алексея Белогурова помогают группе молекулярных инструментов для нейробиологии обуздать ионные каналы в аутореактивных лимфоцитах, а относительно недавно стали присматриваться к лаборатории моделирования биомолекулярных систем в плане биоинформатического анализа протеома на предмет поиска убиквитин-независимых субстратов.

Сотрудники лаборатории часто прибегают к помощи Пущинского филиала и местного вивария в плане проведения in vivo экспериментов. За пределами ИБХ по вопросам масс-спектрометрического анализа и ширкомасштабного секвенирования часто обращаются в НИИ ФХМ. По словам Алексея Белогурова: «Любим съездить в Санкт-Петербург в Центр нанотехнологий РАН Жореса Ивановича Алферова. Ребята, работающие в лаборатории нанобиотехнологий очень помогают нам с проведением экспериментов на новейшем оптическом сенсоре Т-200, позволяющем измерять силу белок-белковых взаимодействий. Иван Смирнов со своей группой сотрудничает с ребятами по кристаллизации искусственных биокатализаторов на основе антител». Огромную помощь Жорес Иванович и его ученик и соратник Михаил Владимирович Дубина оказали в свое время с подготовкой молодежного конгресса FEBS YSF2013. Председатель конгресса Алексей Белогуров со своей командой, костяк которой сформировали молодые члены лаборатории, получил от организации этого пусть небольшого, но важного с точки зрения научного престижа страны мероприятия массу незабываемых впечатлений и опыта на будущее. Особенно запомнился заключительный вечер на корабле, где ребята решили нарядить всех в пионеров. Отрадно, что наши европейские друзья восприняли эту идею с энтузиазмом, демонстрируя правильное понимание нашей страны и ее самобытной истории.

Принимаем знамя FEBS

Рисунок 8. Принимаем знамя FEBS. Севилья (Испания), 2012 г. Слева направо: Иван Смирнов, Вера Смирнова, Алексей Белогуров, Азад Мамедов, Оксана Белогурова-Овчинникова.

YSF2013

Рисунок 9. YSF2013. Слева направо: председатель молодежного крыла FEBS Клаудинья Родригес-Посуада, председатель YSF2013 Алексей Белогуров и вице-председатель Азад Мамедов.

Церемония закрытия YSF2013

Рисунок 10. Алексей Белогуров и Денис Илюшин председательствуют на церемонии закрытия YSF2013

Праздничный фуршет

Рисунок 11. Праздничный фуршет на закрытии YSF2013. Слева: Азад Мамедов, Алексей Белогуров и Иван Смирнов; справа: Алексей Белогуров.

Относительно недавно, в 2014 году, Александр Габибович взялся за организацию лаборатории в Институте фундаментальной медицины и биологии на базе Казанского федерального университета, которую решил назвать «Комбинаторная химия и нейробиология». Две группы под руководством Алексея и Ивана продолжают там исследования, которые были начаты в Москве. В нынешнем (2016) году есть все основания полагать, что лаборатория выйдет на «самоокупаемость».

Давняя дружба связывает лабораторию биокатализа с Институтом химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук. Там они сотрудничают с целым рядом подразделений: лабораторией биохимии нуклеиновых кислот, лабораторией молекулярной микробиологии и центром коллективного пользования «Геномика» СО РАН. Совместные исследования по тематике протеасомы и цитотоксического действия комплексов Tag-hsp70 ведутся с лабораторией молекулярной иммуногенетики рака.

Давние партнеры лаборатории биокатализа — это НТЦ «БиоКлиникум». Ребята здорово помогают группе Алексея Белогурова с микрочиповыми технологиями и микробиореакторными системами. Группа Ивана регулярно наведывается в отдел структуры и функций РНК НИИ физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского МГУ «посортить капли Стаса». Квантово-механические расчеты и моделирование ребята делают с помощью Андрея Головина с факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ. Из зарубежных контактов можно отметить лабораторию Нобелевского лауреата Аарона Чехановера — Protein turnover в Технионе, где Алексей Белогуров повышал свою «убиквитиновую квалификацию», лабораторию Ричарда Лернера в Исследовательском институте Скриппса, в которой побывали аж трое сотрудников: Алексей и Настя Степановы и Яков Ломакин. Ребята поднаторели там в технологии создания лентивирусных библиотек, которую они активно развивают теперь здесь.

Мне б катализ подошел, пусть меня научат!..

Алексей Белогуров рассказывает:

«Мы всегда с радостью принимаем новых членов в наши ряды. В основном к нам попадают ребята с химфака и биофака МГУ. Две наши базовые кафедры — это родная для меня с Иваном кафедра химии природных соединений и основанная еще одним из отцов нашего института Юрием Анатольевичем Овчинниковым кафедра биоорганической химии. Надо отметить, что в последнее время мы расширяем свой интерес на другие кафедры и учебные заведения. Студентов мы предпочитаем брать со второго-третьего курсов, чтобы подойти к защите дипломной или бакалаврской работы максимально подготовленными. Принимая студентов, мы очень рассчитываем, что они продолжат работу у нас с прицелом на защиту кандидатской диссертации. От новичков мы никогда не требуем наличия каких-либо навыков и с радостью учим всему сами. С постдоками сложнее: такого опыта у нас нет, но, будучи настоящими учеными, мы открыты для экспериментов и в этой области.

Нашими стараниями лаборатория имеет хорошую приборную базу. Что у нас есть? Да, пожалуй, все для рутинных биохимических и молекулярно-биологических работ. Все, от клонирования ДНК и выделения белков до работы с эукариотическими клетками, делаем у себя. Недавно справили трехкомнатный клеточный блок с собственной приточной вентиляцией — есть, где развернуться. Если возникает необходимость в чем-то специфическом — едем к коллабораторам, которых, как вы поняли, у нас много.

Лаборатория бикатализа — одна из самых молодых в ИБХ исходя из среднего возраста сотрудников. Все вместе частенько ходим в местное кафе, как у нас это называется, “на третий”. Обедаем в лаборатории в несколько смен, так как уместиться за одним столом, который мы по традиции называем “квадратным” вне зависимости от его текущей геометрической формы, пусть даже таком большом, как у нас, сложновато. С другой стороны, это получается само собой, так как более “поздние товарищи” формируют “вторую волну” трапезничающих. Как это ни странно, собираясь на чай, вечерами часто обсуждаем науку, которая, что называется, “не отпускает” даже в минуты короткого отдыха. Временами проходят семинары, где каждый делится своими работами и идеями относительно будущих исследований. По негласной традиции во время таких встреч за каждым членом лаборатории закреплено свое место вокруг “центра кристаллизации” — Александра Габибовича. Остаемся ли мы друзьями, покидая стены ИБХ, — да, конечно. Бóльшую часть нашей нынешней жизни мы проводим в стенах нашей лаборатории. Временами это трудно, да и в процессе работы случается всякое, но в одном мы сходимся — наука не терпит формального отношения как к себе, так и между экспериментаторами, которые ее делают».

Прямая речь от профессора Габибова:

«Мы говорили, что у лаборатории много друзей в России, но наука интернациональна, и мы часто ездим за рубеж. Приезжают и к нам. О некоторых друзьях (Аарон Чехановер) мы уже говорили. С лабораторией дружат и сотрудничают Сидней Альтман (Нобелевская премия за рибозимы, 1989 года), бывший президент Института Скриппса, и Ричард Лернер, отец современной абзимологии. Мы не можем себя представить без постоянной переписки, советов и звонков Майкла Блэкберна, одного из лучших фосфорных биооргаников современности, трехзвездного французского генерала профессора Патрика Массона, руководителя лаборатории CNRS в г. Копьень Алана Фрибуле, одного из ведущих “В-клеточников” Монсефа Зуали и многих других.

У нас бывал и хвалил лабораторию изобретатель одного из главных препаратов, применяемых для лечения рассеянного склероза, бывший президент Вейцмановского института (Реховот, Израиль) Михаил Села, первооткрыватель авидин-биотиновой системы Мейр Вилчек. Мы очень любим одного из открывателей врожденного иммунитета Жюля Хоффмана (Нобелевская премия 2011 года), который неоднократно бывал у нас. Нам очень помогают c рентгеноструктурным анализом наши друзья из Европейской молекулярно-биологической лаборатории в Гамбурге (EMBL). Это наши соавторы Спирос Хадзиэфтимиу и директор лаборатории Матиас Вильманс. Без них мы не смогли бы увидеть многого, во всяком случае, как предсказанные аминокислотные замены работают в реальности. Со старых “киназных” времен с нами дружит первооткрыватель киназной активности EGF рецептора, ныне директор департамента фармакологии Йельского университета Иосиф Шлессинджер. Он всегда готов принять молодежь из нашей лаборатории, и у него всегда на это есть деньги. Основатель нескольких биофармкомпаний и прекрасный бизнесмен, он не потерял интерес к науке. Но с ним надо быть поосторожней. Он понимает по-русски и главное — прекрасно владеет ненормативной лексикой. Патрик Массон тоже может кое-что сказать на родном русском.

И все же — учите английский, французский, немецкий, и мы с удовольствием познакомим вас с нашими друзьями. Ведь радость научного общения не имеет цены!»

Литература

  1. Демидкина Т.В. (2012). К 110-летию со дня рождения академика Александра Евсеевича Браунштейна. Acta Naturae4, 6–8;
  2. Габибов А.Г. (2013). Биофармацевтика: взгляд из прошлого в будущее. Семинар в ИБХ;
  3. биомолекула: «Ферменты haut couture»;
  4. биомолекула: «Дизайнерские ферменты на службе общества»;
  5. Ilyushin D.G., Smirnov I.V., Belogurov A.A. Jr., Dyachenko I.A., Zharmukhamedova T.Iu., Novozhilova T.I. et al. (2013). Chemical polysialylation of human recombinant butyrylcholinesterase delivers a long-acting bioscavenger for nerve agents in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 110, 1243–1248;
  6. Terekhov S.S., Smirnov I.V., Shamborant O.G., Bobik T.V., Ilyushin D.G., Murashev A.N. et al. (2015). Chemical polysialylation and in vivo tetramerization improve pharmacokinetic characteristics of recombinant human butyrylcholinesterase-based bioscavengers. Acta Naturae7, 136–141;
  7. Terekhov S., Smirnov I., Bobik T., Shamborant O., Zenkova M., Chernolovskaya E. et al. (2015). A novel expression cassette delivers efficient production of exclusively tetrameric human butyrylcholinesterase with improved pharmacokinetics for protection against organophosphate poisoning. Biochimie118, 51–59;
  8. Reshetnyak A.V., Armentano M.F., Ponomarenko N.A., Vizzuso D., Durova O.M., Ziganshin R. et al. (2007). Routes to covalent catalysis by reactive selection for nascent protein nucleophiles. J. Am. Chem. Soc. 129, 16175–16182;
  9. Smirnov I., Carletti E., Kurkova I., Nachon F., Nicolet Y., Mitkevich V.A. et al. (2011). Reactibodies generated by kinetic selection couple chemical reactivity with favorable protein dynamics. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 108, 15954–15959;
  10. Ponomarenko N., Chatziefthimiou S.D., Kurkova I., Mokrushina Y., Mokrushina Y., Stepanova A. et al. (2014). Role of κ→λ light-chain constant-domain switch in the structure and functionality of A17 reactibody. Acta Crystallogr. D. Biol. Crystallogr. 70, 708–719;
  11. биомолекула: «Калиевый канал in silico»;
  12. биомолекула: «Драг-дизайн: как в современном мире создаются новые лекарства»;
  13. Ponomarenko N.A., Durova O.M., Vorobiev I.I., Belogurov A.A., Telegin G.B., Suchkov S.V. et al. (2006). Catalytic activity of autoantibodies toward myelin basic protein correlates with the scores on the multiple sclerosis expanded disability status scale. Immunol. Lett. 103, 45–50;
  14. Belogurov A.A. Jr., Kurkova I.N., Friboulet A., Thomas D., Misikov V.K., Zakharova M.Y. et al. (2008). Recognition and degradation of myelin basic protein peptides by serum autoantibodies: novel biomarker for multiple sclerosis. J. Immunol. 180, 1258–1267;
  15. биомолекула: «От поцелуя до лимфомы один вирус»;
  16. Gabibov A.G., Belogurov A.A. Jr., Lomakin Y.A., Zakharova M.Y., Avakyan M.E., Dubrovskaya V.V. et al. (2011). Combinatorial antibody library from multiple sclerosis patients reveals antibodies that cross-react with myelin basic protein and EBV antigen. FASEB J. 25, 4211–4221;
  17. Lomakin Y.A., Zakharova M.Y., Stepanov A.V., Dronina M.A., Smirnov I.V., Bobik T.V. et al. (2014). Heavy-light chain interrelations of MS-associated immunoglobulins probed by deep sequencing and rational variation. Mol. Immunol. 62, 305–314;
  18. биомолекула: «Анализ индивидуальных репертуаров Т-клеточных рецепторов»;
  19. Stepanov A.V., Belogurov A.A. Jr., Ponomarenko N.A., Stremovskiy O.A., Kozlov L.V., Bichucher A.M. et al. (2011). Design of targeted B cell killing agents. PLoS One6, e20991;
  20. Belogurov A.A. Jr., Zargarova T.A., Turobov V.I., Novikova N.I., Favorova O.O., Ponomarenko N.A., Gabibov A.G. (2009). Suppression of ongoing experimental allergic encephalomyelitis in DA rats by novel peptide drug, structural part of human myelin basic protein 46-62. Autoimmunity42, 362–364;
  21. Belogurov A.A. Jr., Stepanov A.V., Smirnov I.V., Melamed D., Bacon A., Mamedov A.E. et al. (2013). Liposome-encapsulated peptides protect against experimental allergic encephalitis. FASEB J. 27, 222–231;
  22. биомолекула: «Вездесущий убиквитин»;
  23. биомолекула: «„Вездесущий убиквитин“ возвращается»;
  24. биомолекула: «В полку генов убыло».
  25. Belogurov A. Jr., Kudriaeva A., Kuzina E., Smirnov I., Bobik T., Ponomarenko N. et al. (2014). Multiple sclerosis autoantigen myelin basic protein escapes control by ubiquitination during proteasomal degradation. J. Biol. Chem. 289, 17758–17766;
  26. Belogurov A. Jr., Kuzina E., Kudriaeva A., Kononikhin A., Kovalchuk S., Surina Y. et al. (2015). Ubiquitin-independent proteosomal degradation of myelin basic protein contributes to development of neurodegenerative autoimmunity. FASEB J. 29, 1901–1913.

Автор: Белогуров Алексей.

Число просмотров: 1282.

Creative Commons License — условия использования и распространения материалов сайта.
Вернуться в раздел «Места»

Комментарии

(Оставить комментарий) (показывать сначала старые комментарии)

Яндекс.Метрика

© 2007–2015 «биомолекула.ру»
Электропочта: info@biomolecula.ru
О проекте · RSS · Сослаться на нас

Дизайн и программирование —
Batch2k15.

Сопровождение сайта — НТК «Биотекст».

Условия использования сайта
Об ошибках сообщайте вебмастеру.