Лаборатория биоинформатических и протеомных исследований

Коллектив
Основные научные достижения
Перспективы исследований
Опубликованные работы

Оксана Валериановна Галзитская

Кандидат физико-математических наук с 1996 г.
Доктор физико-математических наук с 2006 г.
Руководитель группы с 2008 г.

Сотрудники

к.ф.-м.н. А. Н. Глякина

к.ф-м.н. А. К. Сурин

Н. В. Довидченко

Основные научные достижения

В нашей группе впервые построена самая большая библиотека неструктурированных мотивов в банке белковых структур и создана база гомоповторов различной длины в белках и связь этих повторов с такими свойствами как амилоидогенность, или способность к агрегации, в разных 122 эукариотических и бактериальных протеомах (HRaP). Создана новая база ComSin, которая включает структуры белковых цепей в свободном и в связанном состоянии. Построен новый метод (IsUnstruct) для предсказания неструктурированных остатков по аминокислотной последовательности, основанный на модели Изинга, модели двух состояний, когда аминокислотный остаток может быть в двух состояниях: свернутом и развернутом. Построен сервер для предсказания защищенности аминокислотных остатков от водородно-дейтериевого обмена (H-Protection).
Нами была построена кинетическая схема, описывающая процесс амилоидообразования. Компьютерная симуляция показала, что модель адекватно описывает соответствующие стадии амилоидообразования. Было вычислено несколько дополнительных шкал, полученных из статистики белковых структур, для предсказания амилоидогенных участков по аминокислотной последовательности. Одна из шкал была использована как для предсказания амилоидогенных фрагментов по аминокислотной последовательности (FoldAmyloid), так и неструктурированных участков (FoldUnfold). Показано, что вовлечение в ядро сворачивания белка аминокислотных остатков из амилоидогенных участков происходит чаще, чем прочих аминокислотных остатков.
Нами впервые получена теоретическая оценка числа мономеров, входящих в ядро протофибриллы, в случае процесса амилоидообразования, происходящему по одному из возможных видов сценария: рост с поверхности, фрагментация и ветвление, используя экспериментальные данные кинетики образования амилоидных фибрилл от концентрации препарата. Для молекулы инсулина этот размер соответствует одному мономеру и процесс экспоненциального роста происходит по сценарию ветвления. При этом размер ядра вторичной нуклеации равен нулю
С помощью метода молекулярной динамики нами были исследованы механические свойства двух иммуноглобулинсвязывающих доменов белков L и G, которые имеют одинаковую пространственную структуру, но отличаются по аминокислотной последовательности. Исследование механических свойств белков L и G показало, что на пути механического разворачивания белков L и G появляются промежуточные состояния. При этом оказалось, что белок G более механически стабилен, чем белок L.
Недавно нами впервые построена уникальная структурная база пар белков термофил-мезофил. Сравнение белков из термофильных и мезофильных организмов показало, что первые имеют более плотно упакованную опушку (внешние остатки, доступные растворителю), чем вторые, а плотность упаковки внутренней части белка (остатков, недоступных растворителю) одинакова в обоих случаях.
С помощью метода Монте-Карло нами была получена оценка времени сворачивания глобулярных белков с известной пространственной структурой, которая хорошо согласуется с экспериментальными данными. Был проведен поиск оптимального соотношения между средней конформационной энтропией и средней энергией взаимодействия между остатками для быстрого сворачивания белков. Показано, что белки класса альфа/бета, по сравнению с равными по размеру белками других классов, - самые компактные и самые медленно сворачивающиеся. Показано, что безразмерные параметры, описывающие форму белка, плохо коррелируют со скоростями сворачивания белков, в то время как параметры, учитывающие и форму и размер белка, удовлетворительно предсказывают скорость сворачивания.
Нашей группой выявлены достоверные различия в деталях внутреннего строения одних и тех же белковых глобул, расшифрованных методами рентгеноструктурного анализа, с одной стороны, и ядерного магнитного резонанса – с другой.

Перспективы исследований

Моделирование и изучение образования амилоидных фибрилл
Изучение сворачивания молекул РНК
Моделирование сворачивания белковых структур и предсказание скоростей сворачивания
Статистический анализ и предсказание неструктурированных остатков в белковых структурах
Предсказание функций неструктурированных участков в эукариотических протеомах
3D Реконструкция биологических объектов на основе электронно-микроскопических изображений
Исследование механической стабильности белков клеточного матрикса

собственный сайт группы



Форма поиска

Лаборатория биоинформатических и протеомных исследований

Оксана Валериановна Галзитская

Сотрудники

Основные научные достижения

Перспективы исследований