Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича»

Лаборатория биосинтеза белков

Берман Альберт Ефимович ЗАВЕДУЮЩИЙ ЛАБОРАТОРИЕЙ
д.б.н.
ResearcherID
Scopus ID
eLibraryID

КОНТАКТЫ

(499) 246-50-72

Морозевич Галина Евгеньевна к.б.н. ResearcherID
Scopus ID
eLibraryID

Козлова Надежда Ивановна к.б.н. ResearcherID
Scopus ID
eLibraryID

Геворкян Нина Михайловна ResearcherID
Scopus ID
eLibraryID


РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК

Изучение рецептор-зависимых сигнальных путей, контролирующих прогрессию опухолевых клеток

Изучение роли селектин-опосредованных межклеточных взаимодействий в механизмах воспаления и свертывания крови

Усилия коллектива лаборатории на протяжении ряда лет направлены на изучение биосинтеза и роли белков внеклеточного матрикса и матрикс-специфических рецепторов клеточной поверхности - интегринов в онкогенезе. Предметом исследований явились ключевые физиологические функции клеток, модификации которых лежат в основе опухолевого роста,- пролиферация, апоптоз, старение, инвазивный рост и чувствительность к лекарственным препаратам.

В исследованиях 90-х годов были получены приоритетные данные, показавшие, что при онкогенной трансформации клеток внутриклеточная деградация и секреция коллагеновых белков существенно снижаются. При этом нормальные клетки продуцируют и секретируют гетеротримерные формы коллагена, в то время как трансформированные клетки синтезируют как гетеротримерные, так и гомотримерные формы. Эти результаты свидетельствуют о роли посттрансляционных модификаций в снижении общей продукции белков внеклеточного матрикса, которая наблюдается при онкогенезе.

В последующих исследованиях на моделях клеточных линий карциномы кишечника впервые было показано, что выживание опухолевых клеток в отсутствии их связи с матриксом связано со снижением экспрессии одного из ключевых в физиологии клетки рецептора - интегрина альфа-v/бета-3. Дальнейшее развитие этих исследований выявило ранее неизвестную "пародоксальную" функцию этого рецептора – способность стимулировать апоптоз, индуцированный разрывом матрикс-клеточных связей. Полученные результаты указывают на то, что функции интегригновых рецепторов неоднозначны и они могут стимулировать в опухолевых клетках различных типов разнонаправленные реакции, как способствующие так и блокирующие развитие злокачественного фенотипа.

В линиях клеток карциномы молочной железы исследовали роль сигнальной активности интегринов в механизмах инвазии опухолевых клеток. Выяснилось, что блокирование сигналинга, инициируемого фибронектиновым рецептором VLA-5 в карциномных клетках, приводит к резкому торможению инвазии клеток in vitro, а также блокирует экспрессию гена коллагеназы ММП-2 и секрецию этого фермента. Было установлено, что сигнал от указанного интегрина проводится через сигнальные цепи с участием ключевых сигнальных посредников - протеинкиназ PI-3K, Akt и Erk. Кроме того, было впервые продемонстрировано, что интегрин VLA-5 образует комплексы на клеточной поверхности с коллагеназой ММП-2, играющей ключевую роль в инвазии опухолей, и тем самым «сближает» фермент с субстратом – матриксными белками, что способствует «направленной» деградации матрикса и усиливает инвазию клеток. Эти результаты, которые являются приоритетными, свидетельствуют, что рецептор VLA-5 контролирует инвазию клеток карциномы молочной железы как путем стимулирования экспрессии коллагеназы ММП-2 через сигнальные цепи, так и путем «рекрутирования» этой протеазы на клеточную поверхность.

В последние годы лаборатории занимается изучением специфических для индивидуальных интегринов сигнальных механизмов, опосредующих их влияние на опухолевую прогрессию. В исследованиях роли упомянутого выше интегрина VLA-5 в приобретении клеток карциномы молочной железы резистентности к противопухолевым препаратам обнаружилось, что этот рецептор стимулирует лекарственную резистентность опухолевых клеток путем подавления активности протеинкиназы Erk. Полученные результаты противоречат большому числу публикаций, показавших, что ключевая функция Erk состоит в защите опухолевых клеток от стрессовых воздействий, в том числе возникающих при применении противоопухолевых лекарств. Таким образом, нами была продемонстрирована, с одной стороны, необычная, "неканоническая" функция протеинкиназы Erk и с другой - способность опухолевых клеток противостоять стрессовым реакциям путем интегрин-инициируемых неканонических сигнальных путей.

Неканонические сигнальные функции были нами обнаружены и у другого ключевого посредника, участвующего в проведении интегрин-инициируемых сигналов, - протеинкиназы Akt - при изучении роли коллаген-специфического интегрина VLA-2 в инвазивном фенотипе клеток меланомы человека. Выяснилось, что данный рецептор стимулирует инвазию меланомных клеток через механизм, основанный на подавлении активности одной из изоформ протеинкиназы Akt - Akt1.

Результаты исследования сигнальных путей, инициируемых интегринами в клетках меланомы, впервые продемонстрировали ключевую роль рецептора VLA-2 в подавлении клеточного старения, которое является важнейшим механизмом, препятствующим злокачественной трансформации клеток. Выяснилось, что и в этом случае влияние интегрина опосредовано через сигнальный путь, в котором протеинкиназа Akt1 выполняет неканоническую функцию.

Аналогичные свойства были продемонстрированы для фибронектин- специфического интегрина VLA-5 и ламинин-специфического рецептора VLA-3. Сравнение сигнальных путей, инициируемых интегринами VLA-2, VLA-3 и VLA-5 выявил важный для понимания биологической роли интегринового семейства феномен, который заключается в том, что в опухолевых клетках интегрины могут контролировать различные проявления опухолевой прогрессии как через общие для них сигнальные пути, так и пути, специфические для кокретного рецептора.

Обнаружение неканонических функций сигнальных протеинкиназ приобретает существенное значение в контексте химиотерапии опухолей. Действие практически всех применяемых в настоящее время т.н. таргетных противоопухолевых препаратов направлено на подавление активности отдельных звеньев сигнальных путей, которые обеспечивают опухолевой клетке способность к неограниченной пролиферации и метастатическому росту. Протеинкиназы Erk и Akt играют ключевую роль в жизнеспособности опухолевых клеток и при многих неоплазиях являются мишенью антираковой терапии. То обстоятельство, что эти сигнальные посредники могут приобретать неканонические свойства, ставит вопрос о необходимости осторожного подхода при выборе мишеней и анализа их свойств в каждой конкретной неоплазии у конкретного больного перед лечением.

Лаборатория биосинтеза белков обладает оборудованием и инфрастуктурой, которые обеспечивают дальнейшее развитие исследований по описанной выше проблематике Научно-исследовательская работа проводится с применением методов и подходов, соответствующих современному уровню молекулярной и клеточной биологии: широкое применение культуральных моделей различных типов нормальных и опухолевых клеток; различные виды микроскопического анализа, цитофлуориметрия, электорфоретический и иммуноферментный анализ нуклеиновых кислот и белков, ПЦР, исследование функции генов путем трансдукции генетического материала и др.

ТЕКУЩИЕ ПРОЕКТЫ

  • Роль интегрин-зависимых сигнальных путей в механизмах старения опухолевых клеток (РФФИ, 2020 - 2022)
  • Изучение влияния сульфатированных углеводов на отдельные этапы онкогенеза (РФФИ, 2017 -2019)
  • Исследование роли интегрин-зависимых сигнальных путей в механизмах онкогенеза (РФФИ, 2017 - 2019)
  • Роль сигнальной активности интегринов в лекарственной резистентности опухолевых клеток (РФФИ, 2015 - 2017)

avatar none  Kozlova N.I., Morozevich G.E., Berman A.E. (2021) Implication of integrin α2β1 in senescence of SK-Mel-147 human melanoma cells, Aging (Albany NY), 13(14), 18006-18017. DOI:10.18632/aging.203309

avatar none  Kudinov V.A., Torkhovskaya T.I., Zakharova T.S., Morozevich G.E., Artyushev R.I., Zubareva M.Y., Markin S.S. (2021) High-density lipoprotein remodeling by phospholipid nanoparticles improves cholesterol efflux capacity and protects from atherosclerosis, Biomedicine & Pharmacotherapy, 141, 111900. DOI:10.1016/j.biopha.2021.111900

avatar none  Sanzhakov M.A., Kudinov V.A., Baskaev K.K., Morozevich G.E., Stepanova D.S., Torkhovskaya T.I., Tereshkina Y.A., Korotkevich E.I., Tikhonova E.G. (2021) Composite phospholipid-gold nanoparticles with targeted fragment for tumor imaging, Biomedicine & Pharmacotherapy, 142, 111985. DOI:10.1016/j.biopha.2021.111985

avatar none  Kozlova N.I., Morozevich G.E., Gevorkian N.M., Berman A.E. (2020) Implication of integrins α3β1 and α5β1 in invasion and anoikis of SK-Mel-147 human melanoma cells: non-canonical functions of protein kinase Akt, Aging (Albany NY), 12(23), 24345-24356. DOI:10.18632/aging.202243

avatar none  Bagati A., Moparthy S., Fink E.E., Bianchi-Smiraglia A., Yun D.H., Kolesnikova M., Udartseva O.O., Wolff D.W., Roll M.V., Lipchick B.C., Han Z., Kozlova N.I., Jowdy P., Berman A.E., Box N.F., Rodriguez C., Bshara W., Kandel E.S., Soengas M.S., Paragh G., Nikiforov M.A. (2019) KLF9-dependent ROS regulate melanoma progression in stage-specific manner, Oncogene, 38, 3585–3597. DOI:10.1038/s41388-019-0689-6

avatar none  Kozlova N.I., Morozevich G.E., Ushakova N.A., Berman A.E. (2019) Implication of integrin α2β1 in anoikis of SK-Mel-147 human melanoma cells: a non-canonical function of Akt protein kinase, Oncotarget, 10(19), 1829-1839. DOI:10.18632/oncotarget.26746

avatar none  Козлова Н.И., Морозевич Г.Е., Ушакова Н.А., Берман А.Е. (2018) Участие интегрина α2β1 в механизмах пролиферации и инвазии клеток рака молочной железы и меланомы человека: неканоническая функция протеинкиназы Akt, Биохимия, 83(6), 939-948. DOI:10.1134/S0006297918060111

avatar none  Zolottsev V.A., Tkachev Y.V., Latysheva A.S., Kostin V.A., Novikov R.A., Timofeev V.P., Morozevich G.E., A.V. Kuzikov A.V., Shumyantseva V.V., Misharin A.Y. (2018) Comparison of [17(20)E]-21-norpregnene oxazolinyl and benzoxazolyl derivatives as inhibitors of CYP17A1 activity and prostate carcinoma cells growth, Steroids, 129, 24-34. DOI:10.1016/j.steroids.2017.11.009

avatar none  Anisimova N.Y., Ustyuzhanina N.E., Bilan M.I., Donenko F.V., Ushakova N.A., Usov A.I., Kiselevskiy M.V., Nifantiev N.E. (2018) Influence of Modified Fucoidan and Related Sulfated Oligosaccharides on Hematopoiesis in Cyclophosphamide-Induced Mice, Marine Drugs, 16(9), 333. DOI:10.3390/md16090333

avatar none  Bagati A., Bianchi-Smiraglia A., Moparthy S., Kolesnikova K., Fink E.E., Kolesnikova M., Roll M.V., Jowdy P., Wolff D.W., Polechetti A., Yun D.H., Lipchick B.C., Paul L.M., Wrazen B., Moparthy K., Mudambi S., Morozevich G.E., Georgieva S.G., Wang J., Shafirstein G., Liu S., Kandel E.S., Berman A.E., Box N.F., Paragh G., Nikiforov M.A. (2018) FOXQ1 controls the induced differentiation of melanocytic cells, Cell Death and Differentiation, 25, 1040-1049. DOI:10.1038/s41418-018-0066-y

avatar none  Morozevich G.E., Kozlova N.I., Susova O.Y., Lupatov A.Y., Berman A.E. (2017) Hyperexpression of integrin α5β1 promotes resistance of MCF-7 human breast carcinoma cells to doxorubicin via ERK proteinkinase down-regulation, Biochemistry (Moscow), 82(9), 1309-1317. DOI:10.1134/S0006297917090048

avatar none  Bianchi-Smiraglia A., Bagati A., Fink E.E., Moparthy S., Wawrzyniak J.A., Marvin E.K., Battaglia S., Jowdy P., Kolesnikova M., Foley C.E., Berman A.E., Kozlova N.I., Lipchick B.C., Paul-Rosner L.M., Bshara W., Ackroyd J.J., Shewach D.S., Nikiforov M.A. (2017) Microphthalmia-associated transcription factor suppresses invasion by reducing intracellular GTP pools, Oncogene, 36, 84-96. DOI:10.1038/onc.2016.178

avatar none  Bagati A., Bianchi-Smiraglia A., Moparthy S., Kolesnikova K., Fink E.E., Lipchick B.C., Kolesnikova M., Jowdy P., Polechetti A., Mahpour A., Ross J., Wawrzyniak J.A., Yun D.H., Paragh G., Kozlova N.I., Berman A.E., Wang J., Liu S., Nemeth M.J., Nikiforov M.A. (2017) Melanoma Suppressor Functions of the Carcinoma Oncogene FOXQ1, Cell Reports, 20(12), 2820-2832. DOI:10.1016/j.celrep.2017.08.057