I. PPLine: автоматизированный анализ данных секвенирования транскриптома и экзома в контексте протеомики

Сотрудниками ИБМХ был разработан автоматизированный конвейер для обработки данных высокопроизводительного секвенирования транскриптома (RNA-Seq) и экзома (WES) PPLine, позволяющий проводить:

  • 1. Контроль качества исходных данных и их первичную подготовку к обработке (Trimmomatic)
  • 2. Картирование ридов на геном и транскриптом с поиском новых сплайс-границ (Tophat)
  • 3. Поиск мутаций в геноме (SNP) и аминокислотных вариаций в белках (SAP), включая вставки и делеции (samtools/bcftools/GATK)
  • 4. Аннотацию мутаций по базам данных dbSNP, 1000 геномов, Exome Sequencing Project, COSMIC и др. (Annovar), а также оценку их значимости по отношению к функции белка различными алгоритмами (Polyphen, SIFT, LRT и др.)
  • 5. Поиск новых сплайс-форм транскриптов и кодируемых ими белков
  • 6. Создание белковой базы для использования в различных средствах анализа масс-спектрометрических данных (Mascot, MaxQuant, X!Tandem и др.)
  • 7. Идентификацию протеотипических пептидов, специфичных к SAP, к определённому набору сплайс-форм, к новым сплайс-формам

PPLine успешно применяется для анализа транскриптомных и экзомных данных для различных тканей человека, других организмов и модельных объектов.

Статья по PPLine опубликована в специальном выпуске Journal of Proteome Research, посвященном реализации международного проекта «Протеом человека»
(Krasnov G.S., Dmitriev A.A., Kudryavtseva A.V., Shargunov A.V., Karpov D.S., Uroshlev L.A., Melnikova N.V., Blinov V.M., Poverennaya E.V., Archakov A.I., Lisitsa A.V., Ponomarenko E.A. PPLine: An Automated Pipeline for SNP, SAP, and Splice Variant Detection in the Context of Proteogenomics. Journal of Proteome Research, 2015, 14(9), 3729-3737) doi:10.1021/acs.jproteome.5b00490

II. Комбинация виртуального и экспериментального двумерного электрофореза (2DE) с масс-спектрометрией высокого разрешения

В 2015 году сотрудниками ИБМХ предложен новый способ выполнения пробоподготовки, при котором фракционирование образца выполняется с использованием двумерного электрофореза. С помощью двумерного электрофореза (2DE) высокого разрешения и высокоэффективной масс-спектрометрии (nano-LC-ESI-MS/MS) было идентифицировано более 1500 протеоформ (белковых видов) в клетках клеточной линии гепатоцеллюлярной карциномы (HepG2) и крови человека. Были определены физико-химические (изоточка/молекулярный вес, рI/Mw) параметры найденных протеоформ.

Naryzhny SN, Zgoda VG, Maynskova MA, Novikova SE, Ronzhina NL, Vakhrushev IV, Khryapova EV, Lisitsa AV, Tikhonova OV, Ponomarenko EA, Archakov AI. A combination of virtual and experimental 2DE together with ESI LC-MS/MS gives a clearer view about proteomes of human cells and plasma. Electrophoresis. 2015 Oct 10. doi: 10.1002/elps.201500382

III. Обнаружен артефакт, препятствующий поиску раковых мутаций в протеоме

Протеогеномика имеет большое значение для раковых исследований благодаря возможности анализа протеомов против модифицированных баз данных, содержащих аминокислотные замены. В ходе данной работы обнаружено явление замены метионина на изотреонин, возникающее при пробоподготовке. Показано, что такая замена не закодирована в геноме. Данный артефакт способен имитировать мутацию и должен быть принят во внимание при раковых исследованиях.

Проведены начальные исследования отличий тандемных спектров пептидов, содержащих треонин и изотреонин, что позволит выявлять модифицированные пептиды в масштабе протеома.

Chernobrovkin AL, Kopylov AT, Zgoda VG, Moysa AA, Pyatnitskiy MA, Kuznetsova KG, Ilina IY, Karpova MA, Karpov DS, Veselovsky AV, Ivanov MV, Gorshkov MV, Archakov AI, Moshkovskii SA. Methionine to isothreonine conversion as a source of false discovery identifications of genetically encoded variants in proteogenomics. J Proteomics. 2015 Apr 29;120:169-78. doi: 10.1016/j.jprot.2015.03.003

IV. Детекция биомаркера гепатита С в сыворотке крови

Предложен метод для обнаружения и идентификации HCVcoreAg-содержащих частиц в сыворотке крови с учетом взаимодействий протеотипических пептидов с ионами Na+, K+, Cl–. В основе данного метода лежит комбинация обратимого биоспецифического АСМ-фишинга, позволяющего концентрировать, выявлять и подсчитывать белковые комплексы на поверхности АСМ-чипа, и метода МС-идентификации визуализированных комплексов.

Ivanov YD, Kaysheva AL, Frantsuzov PA, Pleshakova TO, Krohin NV, Izotov AA, Shumov ID, Uchaikin VF, Konev VA, Ziborov VS, Archakov AI. Detection of hepatitis C virus core protein in serum by atomic force microscopy combined with mass spectrometry. Int J Nanomedicine. 2015 Feb 25;10:1597-608. doi: 10.2147/IJN.S717

V. Компьютерная оценка механизмов побочного действия лекарств

Используя компьютерную оценку механизмов побочного действия лекарств, выявлены молекулярные мишени лекарственных средств, связанные с индукцией инфаркта миокарда и желудочковых аритмий. Установлены ключевые сигнальные пути, а также процессы на уровне клетки, ткани, органа и организма, нарушение которых под действием лекарств потенциально способно приводить к индукции инфаркта миокарда и желудочковых аритмий; показано, что связь многих из идентифицированных белков, путей и процессов с индукцией инфаркта миокарда и желудочковых аритмий является нетривиальной.

1. Ivanov S.M., Lagunin A.A., Poroikov V.V. (2015) In silico assessment of adverse drug reactions and associated mechanisms. doi: 10.1016/j.drudis.2015.07.018.

2. Ivanov S.M., Lagunin A.A., Pogodin P.V., Filimonov D.A., Poroikov V.V. (2015) Identification of drug targets related to the induction of ventricular tachyarrhythmia through systems chemical biology approach. Toxicological Sciences, 145 (2), 321-336. doi:10.1093/toxsci/kfv054

3. Ivanov S.M., Lagunin A.A., Pogodin P.V., Filimonov D.A., and Poroikov V.V. (2014) Identification of drug-induced myocardial infarction-related protein targets through the prediction of drug-target interactions and analysis of biological processes. Chemical Research in Toxicology, 27 (7), 1263-1281. doi:10.1021/tx500147d

Заявки на патенты:

  • Заявка на патент РФ № 2015111690 подана 01.04.2015. «Электрохимический способ экспресс-анализа комплексообразования амилоида-бета с ионами металлов / Супрун Е.В., Хмелева С.А., Киселева Я.Ю., Радько С.П., Арчаков А.И., Шумянцева В.В.; заявитель и патентообладатель ИБМХ (RU).
  • Заявка на патент РФ на изобретение № 2015111223 от 30.03.2015 г. Производные прегн-17(20)-ена, проявляющие противоопухолевую активность/ А.Ю.Мишарин, С.В. Стулов, Д.К. Шишова, А.В. Веселовский, В.В Шумянцева, А.В. Кузиков, О.М. Ипатова, А.В. Лисица, А.И. Арчаков; заявитель и патентообладатель ФГБНУ «ИБМХ» (RU).
  • Заявка на патент РФ на изобретение №2015155068 от 23.12.2015. Ацильное производное аминофенола, как активатор моноаминоксидазы типа A. /Москвитина Т.А., Тимошенко О.С., Гуреева Т.А.
  • Заявка на зарубежный патент US №0341999 А1 ANTITUBERCULAR COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCING SAME. Ipatova O.M., Medvedeva N.V., Prozorovskiy V.N., Sanzhakov M.A., Tikhonova Ye.G., Druzhilovskaya O.S.
V.V. Shumyantseva,
E.V. Suprun,
T.V. Bulko,
Ya. M. Chalenko
and A.I. Archakov.

Nanomedicine in Diagnostics, Ed. N. Rozlosnik. Part 4. Electrochemical Sensor Systems for Medicine. p. 68-95. Publication Date: March 20, 2012 ISBN-10: 1578087384 |ISBN-13: 978-1578087389 Edition: 1

Программа "Протеом человека"

Программа на 2012-2020 гг.

Программа исследований

ПРОГРАММА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ на 2013-2017 годы.

Гранты РФФИ

Текущие работы по проектам, под­дер­жан­ным ра­нее Рос­сий­ским фон­дом фун­да­мен­таль­ных ис­сле­до­ва­ний

Гранты РНФ

Текущие работы по проектам, поддержанным РНФ

Международное сотрудничество

Меж­ду­на­род­ные на­уч­ные свя­зи ин­сти­ту­та осу­щест­вля­ют­ся по сле­ду­ю­щим ос­нов­ным на­прав­ле­ни­ям

Наиболее значимые результаты исследований за