Кафедра физико-химической биологии и биотехнологии ФБМФ МФТИ
Rambler's Top100
Физтех-ПорталСхема проездаФорумCайт ИБХCайт ФМБФДругой сайт кафедрыНаписать письмо
 Поиск
 Разделы сайта

 Голосование
В какой форме стоит осуществлять общение 3 курса с администрацией кафедры?

лучше провести встречу, а только потом экскурсию по лабораториям
опубликовать интервью на сайте, а в ИБХ только показывать лаборатории
другое (а что именно, напишите нам в письме)

Результаты
Архив голосований
 Материалы сервера
Версия для печати

Лаборатория Химии Протеолитических Ферментов


 

 

Заведующий лабораторией: д.х.н., профессор Румш Лев Давыдович

Телефон: +7 495 336 28 11

Местоположение: 52 корпус 2 этаж 235 комната


 

 

Работа лаборатории выполняется в соответствии с направлением РАН «Структура и функции биологических макромолекул и макромолекуляриых комплексов. Биокатализ».

Направление ИБХ - «Структура и функции белков и пептидов. Биокатализ».

В рамках вышеуказанных направлений в лаборатории проводятся исследования протеиназ, выполняющих регуляторные функции в системах внутриклеточного протеолиза (АТР-зависимые Lon-протеиназы) и процессинга белков (энтеропептидаза, дуоденаза, HIV-1 протеиназа и ее аналоги, в том числе и транспозоны, плазмепсин малярийного Plasmodium falciparum). Работа направлена как на исследование фундаментальных проблем современной энзимологии (выяснение природы избирательности протеиназ в процессе узнавания белков-мишеней, понимание путей реализации абсолютной специфичности, выяснение природы двойственной специфичности некоторых протеиназ), так и на решение прикладных задач (поиски новых ингибиторов протеиназ, в том числе социально опасных инфекций – ВИЧ, малярия). В последние годы начаты исследования протеиназ экстремофилов.


Основные достижения лаборатории:

1. АТР-зависимый протеолиз.

Lon-протеиназы – ключевые ферменты в нутриклеточной селективной деградации белков. Исследованы структурно-функциональные особенности АТР-зависимой Lon-протеиназы из Escherichia coli. Установлено, что протеолитические каталитические центры Lon-протеиназ представлены диадой Ser–Lys.

Изучены особенности функционирования АТР-азных и протеолитических центров EcLon. Обнаружен дополнительный центр связывания белкового субстрата.

Выявлено значение отдельных областей EcLon для реализации сопряжения протеолиза с гидролизом АТР. Показано существование в ферменте двух путей передачи сигнала от АТР-азных центров к протеолитическим.

Получены сведения о междоменных взаимодействиях в EcLon, охарактеризованы свойства изолированных доменов фермента и некоторых их комбинаций. Установлено значение N-домена для олигомеризации EcLon и проявления ферментом функциональной активности.

Выявлена уникальность семейства Lon среди Ser–Lys-пептидгидролаз. Установлено, что семейство Lon-протеиназ состоит из двух подсемейств (LonA и LonB). Начато исследование LonB-протеиназ на примере фермента из Archaeoglobus fulgidus (AfLon).

Разработана тест-система на основе Lux-регулона Vibrio fischeri при исследовании функциональной активности мутантных форм Lon-протеиназы Escherichia coli.

Впервые определены кристаллические структуры N-концевого субдомена, протеолитического  и -спирализованного доменов LonA-протеиназы E. coli, а также протеолитического домена AfLonВ. Выявлена уникальность пространственной укладки N-субдомена и протеолитических доменов Lon-протеиназ, что послужило основой выделения Lon-протеиназ в самостоятельное структурное семейство (классификация пептидгидролаз MEROPS, клан SJ) .

                                                                                                                                                   2. Энтеропептидаза.

Энтеропептидаза - высокоспецифическая протеиназа процессинга - находится в начале каскада реакций активации проферментов пищеварительного тракта. Единственный природный субстратом энтеропептидазы - трипсиноген. Энтеропептидаза активирует трипсиноген, отделяя N-концевой активационный пептид после уникальной последовательности –DDDDK-, что делает ее важнейшим инструментом современной биотехнологии для специфического расщепления разнообразных химерных белков, содержащих встроенную последовательность –DDDDK- между белком-носителем и целевым белком.

Разработан препаративный метод получения высокоочищенной энтеропептидазы (энтерокиназы) быка; препараты фермента использованы для процессинга разнообразных химерных белков.

Открыт новый физиологический ингибитор энтеропептидазы, принадлежащий к семейству кунинов.

Показано, что уникальные свойства энтеропептидазы обусловлены существованием трех субстрат-связывающих центров; сформулирована концепция строгой иерархии вторичных субстрат-связывающих центров: один обеспечивает специфичность, а другой – эффективность ферментативного катализа. Обнаружена регуляция ферментативной активности энтеропептидазы ионами кальция, и высказано предположение о наличии в N-концевом фрагменте 118-465 тяжелой цепи фермента вторичного субстрат-связывающего центра природного субстрата.

Показано, что кальций-зависимый автолиз энтеропептидазы может быть составной частью защитного механизма от преждевременной активации проферментов, приводящей к панкреатиту.

В рецепторах, активируемых протеиназами (PAR-1), обнаружена специфическая для энтеропептидазы последовательность. В настоящее время изучается взаимодействие энтеропепдидазы с PAR-1.


3. Дуоденаза.

Дуоденаза быка – сериновая протеаза слизистой двенадцатиперстной кишки быка была впервые обнаружена, идентифицирована и получена в гомогенном состоянии в лаборатории химии протеолитических ферментов. Определена полная полипептидная последовательность зрелого фермента секвенированием пептидов.

Определено место биосинтеза дуоденазы – эпителиоциты дуоденальных желёз (электронная микроскопия), исследованы энзиматические свойства фермента и получены кристаллы, пригодные для структурного исследования.

Показана принципиальная возможность дуоденазы активировать энтеропептидазу – ключевой фермент каскада пищеварительных протеаз.

Определена пространственная структура дуоденазы методом рентгеноструктурного анализа.

Определена нуклеотидная последовательность зимогена дуоденазы.

Обнаружено, что дуоденаза способна оказывать воздействие на разные типы клеток посредством протеолитической активации рецепторов семейства PAR.

 

4. Аспартатные протеиназы.                                   

Пострентгеноструктурный анализ аспартатных протеиназ выявил систему взаимодействия аминокислотных остатков, связанных непрерывной сеткой водородных связей и включающих две консервативные молекулы воды. Эта система характерна для аспартатных протеиназ высших организмов и отсутствует у ретровирусных протеиназ, в том числе у протеиназы ВИЧ-1. Получен активный мутант протеиназы ВИЧ-1, образующий подобную систему водородных связей. Мутации затрагивали остатки, обеспечивающие резистентность вируса по отношению к лекарственным препаратам – ингибиторам протеиназы.

Впервые получена аспартатная протеиназа Ulysses мобильного генетического элемента, обнаруженного в Drosophila virilis. Исследованы ее энзимологические свойства. Методами гомологичного моделирования и молекулярной динамики построена пространственная модель протеиназы Ulysses .

Исследованы ингибиторы протеиназы ВИЧ-1 на основе фуллерен-аминокислот] и геминпептидов.

Моделирование трехмерной структуры гисто-аспартатной протеиназы, продуцируемой малярийным плазмодием, показало, что при замене одного остатка Asp активного центра фермента на остаток His, возможно спонтанное формирование конформационно-устойчивой каталитической триады Ser–His–Asp, характерной для сериновых протеиназ. Таким образом, впервые обнаружен природный пример превращения протеиназ одного класса (аспартатные) в протеиназы другого класса (сериновые).


5. Иммобилизованные ферменты.

Совместно с лабораторией «Полимеры для биологии» разработаны мягкие методы включения ферментов в биодеградируемые и биосовместимые гидрогели, позволяющие стабилизировать неустойчивые протеиназы. Получаемые препараты могут найти применение в терапии ран и ожогов.

Назад:
Лаборатория Белков Гормональной Регуляции
Далее:
Лаборатория Химии Пептидов

наверх | на главную
 Discuss it
Add your comment
Author
Subject
Message