Лаборатория структурной и функциональной протеомики

 Заведующий лабораторией — к. б. н. Васин Андрей Владимирович

 Телефон зав. лабораторией: +7 (812) 499–15–25
 Телефон лаборатории: +7 (812) 499–15–24

 E-mail: andrey.vasin@influenza.spb.ru

Лаборатория структурной и функциональной протеомики была организована в 2010 году на базе лаборатории патоморфологии вирусных инфекций и лаборатории молекулярной вирусологии и генной инженерии. В лаборатории работает более 20 сотрудников (включая совместителей), из них 1 доктор наук и 6 кандидатов наук.

Основной целью работы лаборатории является внедрение современных экспериментальных и теоретических методов структурной и функциональной протеомики в лабораторную и клиническую практику для установления роли вирусных белков в патогенезе вирусной инфекции, анализа белок-белковых взаимодействий, разработки новых методов диагностики и лечения гриппа.

Основные направления исследований

  • Разработка диагностических биочипов (белковых и олигонуклеотидных) и их внедрение в лабораторную и/или клиническую практику.
  • Изучение функциональной роли вирусных и клеточных белков в патогенезе вирусной инфекции, в том числе методами полногеномного анализа профиля экспрессии, масс-спектрометрии, анализа малых интерферирующих РНК, анализа тонкой структуры сайтов вирусных белков и т.п..
  • Изучение морфологии вирусных частиц. Изучение этиологии вирусных респираторных и кишечных инфекций человека методами электронной микроскопии.
  • Молекулярное моделирование структуры белков (пептидов) и белок-белковых взаимодействий.
  • Разработка и внедрение компьютерных программ для молекулярного моделирования, анализа структуры и функций белков, анализа микроэррей данных.
  • Создание комплексного метода подбора пептидных молекул (аптамеров), специфически связывающихся с белкам вируса гриппа.
  • Разработка на основе пептидных аптамеров нового поколения диагностических биочипов и лекарственных препаратов направленного спектра действия.
  • Исследования, связанные с применением нанотехнологий в биологии и медицине
  • Исследования по разработке противовирусных малых интерферирующих РНК (в настоящее время получено одобрение заявки на формирование тематики и объемов финансирования работ «Доклиническая разработка противогриппозного препарата широкого спектра действия на основе малых интерферирующих РНК» по мероприятию «Доклинические исследования инновационных лекарственных средств» в рамках ФЦП «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности Российской Федерации на период до 2020 года и дальнейшую перспективу»)

Основные достижения

Биочипы. В рамках темы НИР «Развитие технологии производства и практического применения диагностических биочипов» (2007–2009 год) создана аппаратная и методологическая инфраструктура, позволяющая проводить широкий спектр исследований с применением биочипов, а также осуществлять разработку собственных методов диагностики на основе как белковых, так и ДНК биочипов. Были созданы лабораторные образцы олигонуклеотидных микрочипов для выявления вирусов гриппа А человека H5N1, определения экспрессии генов цитокинов IL-2, IL-4, IL-10, IFNg и TNF человека и мыши. Проведены сравнительные исследования различных типов подложек, используемых для иммобилизации белков, отработаны методики проведения анализа с применением белковых микрочипов и создан лабораторный образец RPA биочипа для определения IL-2, IL-4, IL-10, IFNg и TNF человека и мыши.

Изучение патогенеза вирусных инфекций на экспериментальных животных. Совместно с другими лабораториями института проводятся исследования по воздействию вирусов гриппа человека и птиц на сердечно-сосудистую систему животных.

Исследование механизма действия противовирусных препаратов на экспериментальных животных и клеточных культурах. Исследуется не только гриппозная, но и другие вирусные инфекции. В лаборатории с помощью электронной микроскопии впервые было показано, что циклоферон, широко известный ныне противовирусный препарат, блокирует упаковку ДНК в капсиды вируса простого герпеса.

Изучение этиологии вирусных респираторных и кишечных инфекций человека методами электронной микроскопии. Преимущество электронной микроскопии по сравнению с другими диагностическими методами заключается в возможности одновременного выявления различных вирусов по характерным морфологическим признакам. Следует учесть, что далеко не для всех вирусов разработаны тест-системы иммуноферментного анализа (ИФА) или полимеразной цепной реакции (ПЦР), поэтому их выявление осуществляется только с помощью электронной микроскопии.

Исследования, связанные с применением нанотехнологий в биологии и медицине. В лаборатории впервые исследован механизм взаимодействия комплексов ПВП-С60 с вирионами гриппа, изучаются модификации вакцин наночастицами, исследуются различные наноматериалы, в том числе наносуспензии для методов быстрого выявления патогенов в биологических жидкостях.

Исследования белок-белковых взаимодействий. С использованием комплексного подхода (моделирование in silico и эксперименты in vitro) разработаны пептиды, способные к регулируемой олигомеризации. Разработаны методы выявления потенциальных сайтов белок-белковых взаимодействий с помощью компьютерного анализа первичной структуры белков. Разработаны методы комплексного изучения взаимодействия малых молекул – потенциальных ингибиторов белок-белковых взаимодействий.

Изучение структуры РНК. Разработаны и используются методики анализа пространственной структуры вирусной РНК, сочетающие компьютерный анализ и традиционные биохимические методы.

Методы исследования

В лаборатории используются методы электронной микроскопии; microarray анализ; методы выделения, очистки, анализа и идентификации белков (ВЭЖХ, центрифугирование, спектрофотометрия, спектрофлуориметрия, вестерн блотинг, 1D и 2D электрофорез, масс-спектрометрия); метод динамического светорассеяния; in silico методы моделирования пространственной структуры полипептидов и образования белковых комплексов, анализа первичной структуры нуклеотидных и белковых последовательностей, вторичной структуры РНК; филогенетический анализ; методы выделения и амплификации нуклеотидных последовательностей, ДНК гибридизации, саузерн блотинга.

Оснащение лаборатории

В лаборатории имеются просвечивающие электронные микроскопы JEM-1011 и JEM-100S (Jeol, Япония), ультрамикротомы LKB-III, Reichert-Jung и Leica-UC7, система печати биочипов SpotBot 3 (ArrayIt, USA), конфокальный флуоресцентный сканер ScanArray®Express (Perkin-Elmer, USA), спектрофотометр для микроколичеств (Nanodrop, USA), вакуумный концентратор (Eppendorf, Germany), термостатированный шейкер Thermomixer Comfort (Eppendorf, Germany), лабораторные центрифуги (Eppendorf, Germany), лазерный корреляционный спектрометр ЛКС-03 (ИНТОКС, Россия), спектрофлуориметр для изучения флуоресценции белков в растворе (Avantes, Netherlands), аппараты для проведения горизонтального и вертикального электрофорезов (Bio-Rad, USA). Планируется приобретение аналитического высокопроизводительного тандемного масс-спектрометра UltrfleXtreme (Bruker Daltonik GmbH, Германия)

Учебно-педагогическая деятельность

На базе лаборатории проводятся учебно-практические занятия для ординаторов и слушателей курсов по вирусологии при НИИ гриппа.

В лаборатории проходят практику и выполняют дипломные работы студенты кафедры биофизики физико-механического факультета и факультета медицинской физики Санкт-Петербургского Государственного Политехнического Университета, биолого-почвенного факультета Санкт-Петербургского Государственного Университета, кафедры биотехнологии Санкт-Петербургского Государственного Технологического института (Технического Университета).

На базе лаборатории и кафедры биофизики СПбГПУ создан научно-образовательный Центр «Молекулярная вирусология».

Межинститутские и международные научные связи

  • НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН
  • Петербургский институт ядерной физики им.Б. П. Константинова РАН
  • Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет
  • Санкт-Петербургский Государственный Университет
  • Санкт-Петербургский Государственный Технологический институт (Технический Университет)
  • Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе
  • Российский научно-исследовательский институт гематологии и трансфузиологии
  • Центральный научно-исследовательский институт материалов
  • НИИ проблем биологической безопасности (Казахстан)

Участие в грантах, проектах, программах

  • ГК № 02.513.11.3231 в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса россии на 2007–2012 годы» «Разработка научно-технологических основ создания функциональных полимерных наноматериалов с регулируемой структурой на основе полипептидов» (2007–2009 год).
  • Грант РФФИ №08-04-13734-офиц «Разработка и создание лабораторного образца системы определения цитокинов на основе микрочипов» (2008–2009 год)
  • Грант Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МК-605.2008.4 «Анализ экспрессии митохондриального церулоплазмина млекопитающих и изучение его возможных биологических функций» (2008–2009 год)
  • Гранты Регионального общественного Фонда содействия отечественной медицине «Создание микрочипов для выявления вирусов гриппа» и «Аномальный фибриллогенез белков, пептидные ингибиторы аномального фибриллогенеза, фибриллогенные пептиды, материалы на основе аномальных фибрилл» (2008–2009 год)
  • Грант Санкт-Петербурга в сфере научной и научно-технической деятельности «Изучение механизмов действия и модулирование активности мультимерных комплексов альфа-лактальбумина» (2008 год)
  • ГК 02.740.11.5032 в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы» «Масс-спектрометрическая идентификация регуляторных клеточных белков фосфатазы PP1, участвующих в репликации вируса иммунодефицита человека (ВИЧ)» (2009–2010 год)
  • ГК №02.740.11.08772 в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы» «Разработка рекомбинантной противогриппозной вакцины на основе высоко консервативных вирусных белков» (2010–2012 год)
  • Договор с ДГП НИИПББ (Казахстан) №172 от 18.08.2010 г. «Разработка новых методов и средств раннего выявления и дифференциальной детекции возбудителей опасных инфекционных болезней» (2010–2012 год)
  • Персональные Гранты Правительства Санкт-Петербурга для студентов, аспирантов, молодых ученых, молодых кандидатов наук (2001–2010 год)

Патенты

  • «Способ создания композитных наноструктурных материалов на основе пептидов и неорганических соединений»
    О. И. Киселев, В. В. Егоров, А. В. Васин, М. А. Плотникова
    Заявка № 2008139521 от 07.10.2008 г.

Избранные публикации

  • «Direct effect of cycloferon against adenovirus type 6 in vitro»
    Zarubaev V. V., Slita A. V., Krivitskaya V. Z., Sirotkin A. K., Kovalenko A. L., Chatterjee N. K.
    Antiviral Res. 2003 Apr;V.58, N2, p.131-137.
  • «Синтетические полимеры в изучении адсорбции вирусных частиц»
    А. К. Сироткин, В. П. Сухинин, О. В. Назарова, И. И. Гаврилова, Е. Ф. Панарин
    Доклады Академии Наук, 2003, том 388, №6, с.1-4.
  • «Влияние комплексов фуллерена С60 с поливинилпирролидоном на морфологию вирусов гриппа»
    А. К.Сироткин, Л. Б. Пиотровский, Л. Н. Познякова, О. И. Киселев
    «Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии», М., 2005, №3, с.21-24.
  • «Митохондриальный церулоплазмин млекопитающих»
    А. В. Васин, Н. А. Платонова, Р. Г. Повалихин, С. А. Клотченко, С. А. Самсонов, Н. В. Цымбаленко, Л. В. Пучкова
    «Молекулярная биология», 2005 г., №39(1), с.1-13.
  • «Оценка метаболических показателей in vitro как модельная система тестирования цитотоксичности противовирусных препаратов»
    О. И. Киселев, Е. М. Еропкина, Т. Д. Смирнова, М. Ю Еропкин, Е. В. Ильинская, В. П. Сухинин, А. Р. Прочуханова, В. В. Зарубаев.
    «Экспериментальная и клиническая фармакология», 2006, т. 69, №1, с. 65-70.
  • «The revelation of expressing region in the processed ceruloplasmin gene in human genome by biocomputational and biochemical methods»
    N. A. Platonova, A. V. Vasin, S. A. Klotchenko, N. V. Tsymbalenko, L. V. Puchkova.
    «Biophysical Chemistry», 2005, Vol. 115, Issues 2-3, p.247-250
  • «Идентификация изоформы мРНК церулоплазмина крысы, предположительно кодирующей белок митохондриальной локализации»
    А. В. Васин, С. А. Клотченко, Н. А. Платонова, Н. В. Цымбаленко, В. С. Бабич, Л. В. Пучкова.
    «Молекулярная биология», 2005 г., №39(6), с.933-944
  • «Активность гена Ctr1 и статус меди в различных органах крысы»
    С. А. Самсонов, Н. А. Платонова, А. Н. Скворцов, Н. В. Цымбаленко, А. В. Васин, Л. В. Пучкова.
    «Молекулярная биология», 2006 г., №40(2), с.1-13
  • «Pristine Fullerene C60: Different Water Soluble Forms—Different Mechanisms of Biological Action»
    A. K. Sirotkin , V. V. Zarubaev, L. N. Poznyiakova, M. A. Dumpis, T. D. Muravieva, T. K. Krisko, I. M. Belousova, O. I. Kiselev, L. B. Piotrovsky.
    «Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures», (Taylor & Francis), 2006, V. 14, N. 2-3, p.327-333.
  • «Оценка метаболических показателей in vitro как модельная система тестирования цитотоксичности противовирусных препаратов»
    О. И. Киселев, Е. М. Еропкина, Т. Д. Смирнова, М. Ю Еропкин, Е. В. Ильинская, В. П. Сухинин, А. Р. Прочуханова, В. В. Зарубаев.
    «Экспериментальная и клиническая фармакология», 2006, т. 69, №1, с. 65-70.
  • «Амилоидогенный пептид, гомологичный участку бета-домена альфа-лактальбуминов»
    В. В. Егоров, Ю. П. Гармай, К. В. Соловьев, Н. А. Грудинина, Т. Д. Алейникова, А. К. Сироткин, О. И. Киселев, М. М. Шавловский
    Доклады Академии Наук 414(6), 828-830
  • «Atomic force microscopy study of peptides homologous to beta-domain of alpha-lactalbumins»
    V. V. Egorov, K. V. Solovyov, N. A. Grudinina, D. V. Lebedev, V. V. Isaev-Ivanov, O. I. Kiselev, M. M. Shawlovsky.
    Protein and peptide letters 14(5): 411-414.
  • «Вопросы общей вирусологии: Учебное пособие»
    И. Н. Жилинская, А. А. Стамкулова, И. С. Фрейдлин, С. А. Кетлинский, О. К. Кузнецов, Л. А. Степанова, А. И. Мигунов, Е. П. Харченко, Ф. И. Ершов, А. А. Соминина, А. И. Банников, В. В. Зарубаев, А. В. Васин, В. В. Егоров, Е. В. Сорокин, Т. Р. Царева.
    Под. Ред. О. И. Киселева, И. Н. Жилинской – СПб.: СПбГМА им. И. И. Мечникова, 2007. – 374 с
  • «Milk ceruloplasmin is a valuable source of nutrient copper ions for mammalian newborns»
    N. Platonova, N. Guolikhandanova, N. Tsymbalenko, E. Zhiguleva, T. Zhivulko, A. Vasin, I. Evsukova, L. Puchkova.
    J Trace Elem Med Biol. 2007;21(3):184-93. Epub 2007 Jul 12.
  • «Разработка способных к самоорганизации пептидов для создания наноструктурированных материалов»
    В. В. Егоров, М. И. Дюков, А. А. Шалджян, А. В. Васин, П. А. Некрасов, А. К. Сироткин, М. А. Плотникова, Ю. П. Гармай, О. И. Киселев.
    Инновации, 2008 г., 06(116), с.84-87
  • «Сравнение 2D- и 3D- подложек для белковых микрочипов»
    А. В. Васин, М. А. Плотникова, С. А. Клотченко, В. В. Егоров, О. А. Тёмкина. О. И. Киселев.
    Сборник тезисов докладов участников Второго Международного форума по нанотехнологиям. Москва, Россия, 06-08.10.2009, с. 601-603
  • «Морфофункциональный анализ цитопротекторного действия гипоксена на модели гриппозной инфекции и противовирусной химиотерапии in vitro»
    Е. В. Ильинская, Е. М. Еропкина, М. Ю. Еропкин
    «Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии», 2010, №5, с. 29-34
  • «Mass Spectrometry and Biochemical Analysis of RNA Polymerase II –targeting by Protein Phosphatase-1»
    M. Jerebtsova, S. A. Klotchenko, T.O. Artamonova, T. Ammosova, K. Washington, V. V. Egorov, A. A. Shaldzhyan, M. V. Sergeeva, E. A. Zatulovskiy, O. A. Temkina, M. G. Petukhov, A. V. Vasin, M. A. Khodorkovskii, Y. N. Orlov, S. Nekhai.
    Mol Cell Biochem. 2010 Oct 13. [Epub ahead of print]
  • «Бета2-микроглобулиновый амилоидоз: фибриллогенез природного и рекомбинантных бета-2-микроглобулинов человека»
    Д. С. Поляков, Н. А. Грудинина, К. В. Соловьёв, В. В. Егоров, А. К. Сироткин, Т. Д. Алейникова, А. А. Тотолян, М. М. Шавловский
    «Медицинский Академический журнал»,10 (2), 2010, стр.40-49
  • «Комплексный анализ лекарственных препаратов, содержащих стрептокиназу, с использованием масс-спектрометрии»
    А. В. Манойлов, И. Ю. Торопыгин, Ю. П. Козьмин, А. В. Новиков, Р. А. Бубляев, О. А. Миргородская
    «Научное приборостроение», 2010, том 20, № 4.
  • «Моделирование самоорганизации двумерных упорядоченных структур»
    В. В. Егоров, Ю. П. Гармай, А. А. Шалджян, Д. В. Лебедев, А. В. Васин, Н. А. Грудинина, О. И. Киселев
    Сборник трудов II Международного форума по нанотехнологиям RUSNANOTECH 2010, 1-3 ноября 2010, Москва
  • «Флуоресцентное мечение генома вирусов гриппа А в процессе мультисегментной ОТПЦР для использования в диагностических биочипах»
    А. В. Васин, Н. Т. Сандыбаев, М. А. Плотникова, С. А. Клотченко, О. В. Червякова, В. М. Строчков, Э. Т. Тайлакова, Е. А. Елпаева, А. Б. Комиссаров, В. В. Егоров, Ж. К. Кошеметов, О. И. Киселев, С. М. Мамадалиев
    Сборник трудов II Международного форума по нанотехнологиям RUSNANOTECH 2010, 1-3 ноября 2010, Москва