Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Главная страница


«Структура хромофора в gfp-подобном белке из Condylactis gigantea», Мартынов В. И




Скачать 64.51 Kb.
Дата29.06.2017
Размер64.51 Kb.
ТипДиплом
Характеристика на Пахомова Алексея Александровича.
Краткая биография:
1999-2004 МГУ им. М.В. Ломоносова, Химический факльтет

до 2003 г. - кафедра Высокомолекулярных соединений

после 2003 г. - кафедра Химии природных соединений

Диплом выполнен в ИБХ РАН, тема работы: «Структура хромофора в GFP-подобном белке из Condylactis gigantea», руководитель: Мартынов В.И.


2004-2007 аспирантура ИБХ РАН

Тема диссертации: «Химические основы спектральных превращений флуоресцентных белков из коралловых полипов», руководитель: Мартынов В.И.


2007 - 2008 м.н.с. ИБХ РАН

2009 - Н/В н.с. ИБХ РАН


Научные публикации в реферируемых журналах:
1. А. Ю. Бобровский, А. А. Пахомов, X.-M. Zhu, Н. И. Бойко, В. П. Шибаев “Фотооптическое поведение Жидкокристаллического дендримера первой генерации с азобензольными концевыми оруппами” // Высокомолекулярные соединения, серия А, 2001, том 43, № 4, с. 683-690.

2. A. Yu. Bobrovsky, A. A. Pakhomov, X.-M. Zhu, N. I. Boiko, V. P. Shibaev and J. Stumpe “Photochemical and Photoorientational Behavior of Liquid Crystalline Carbosilane Dendrimer with Azobenzene Terminal Groups” // Journal Physical Chemistry B, 2002, Vol. 106, PP.540-546.

3. V. I. Martynov, B. I. Maksimov, N. Y. Martynova, A. A. Pakhomov, N. G. Gurskaya, S. A. Lukyanov “A Purple-blue Chromoprotein from Goniopora tenuidens Belongs to the DsRed Subfamily of GFP-like Proteins” // The Journal of Biological Chemistry, 2003, Vol. 278, No. 47, P. 46288–46292.

4. А.А. Пахомов, Н.Ю. Мартынова, Н.Г. Гурская, Т.А. Балашова, В.И. Мартынов “Фотопревращение хромофора флуоресцентного белка из Dendronephthya sp.” // Биохимия, 2004, том 69, вып. 8, с. 1108 – 1117.

5. A. A. Pakhomov, N. V. Pletneva, T. A. Balashova, V. I. Martynov “Structure and Reactivity of the Chromophore of a GFP-like Chromoprotein from Condylactis gigantea” // Biochemistry, 2006. Vol. 45, No. 23, P. 7256-7264.

6. A. A. Pakhomov, V. I. Martynov “Chromophore Aspartate Oxidation-Decarboxylation in the Green-to-Red Conversion of a Fluorescent Protein from Zoanthus sp.2” // Biochemistry, 2007, V.46, No.41, P.11528-11535.

7. Yu. A. Tretyakova, A. A. Pakhomov, V. I. Martynov “Chromophore structure of the kindling fluorescent protein asFP595 from Anemonia sulcata” // Journal of the American Chemical Society, 2007, V.129, No.25, P.7748-7749.

8. N. Pletneva, V. Pletnev, T. Tikhonova, A. A. Pakhomov, V. Popov, V.I. Martynov, A. Wlodawer, Z. Dauter, S. Pletnev “Refined crystal structures of red and green fluorescent proteins from the button polyp Zoanthus” // Acta Crystallographica D, 2007, V.63, No. 10, P.1082-1093.

9. A. A. Pakhomov, V. I. Martynov “GFP Family: Structural Insights into Spectral Tuning” // Chemistry & Biology, 2008, V.15., No.8., P.755-764. Review

10. А. А. Пахомов, В. И. Мартынов “Посттрансляционная химия белков семейства GFP” // Биохимия, 2009, том 74, вып. 3, с. 309 – 319. Обзор

11. А. А. Пахомов, Ю. А. Третьякова, В. И. Мартынов. “Посттрансляционные реакции, приводящие к смещению спектров белка asFP595 из Anemonia sulcata в длинноволновую область” // Биоорганическая химия, 2010, том 36, вып. 1, с. 117 – 121.

12. А. А. Пахомов, В. И. Мартынов. “Метод определения трехмерной структуры флуоресцентных белков при помощи гомологичного моделирования и масс-спектрометрии” // Биоорганическая химия, 2011, том 37, вып. 3, с. 429 – 432.

13. A. A. Pakhomov, V. I. Martynov “Probing the structural determinants of yellow fluorescence of a protein from Phialidium sp.” // Biochemical and Biophysical Research Communications, 2011, V.407., No.1., P.230-235.
Индекс цитирования работ по ISI Web of Science (согласно данным expertcorps.ru)
220
Индекс Хирша:
9
Гранты:
1. РФФИ №10-04-00471 (руководитель), 2010-2012.

2. МК-1094.2009.4 Гранты Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук (руководитель), 2009-2010.

3. ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы, Мероприятие 1.3.1. (руководитель), 2010-2012.

4. МКБ (руководитель), 2012-2014


Премии и отличия:
Премия Европейской академии (2008 г.)
Достижения:
Темой предыдущих исследований было изучение пострансляционных реакций во флуоресцентных белках. Были исследованы структурные аспекты синтеза хромофора в разных представителях белков GFP-семейства. Была установлена природа батохромной модификации хромобелков из Goniopora tenuidens (gtCP) (J.Biol.Chem., 2003, [1]) и из Condylactis gigantea (cgCP) (Biochemistry, 2006, [3]), и было показано, что хромофор GFP-типа расширен за счет синтезирующейся ацилиминной группы. В работе также была изучена реакционная способность образующегося ацилимина. Оригинальным методом была точно установлена структура хромофора «разжигающегося флуоресцентного белка» (asFP595) (J.Am.Chem.Soc., 2007, [5]). Его хромофор является продуктом гидролиза ацилимина с образованием кето-заместителя, расширяющего π-систему GFP-хромофора. Также были изучены реакции синтеза его хромофора (Биоорг. химия, 2010, [9]). Некоторые флуоресцентные белки из коралловых полипов проявляют способность к превращению из зеленого состояния в красное под действием УФ-света. Были изучены химические основы данного превращения на примере белка DendFP (Биохимия, 2004, [2]). В этом случае батохромный сдвиг возникал в результате реакции фотоэлиминирования, сопровождающейся фрагментацией основной цепи белка в области хромофора и расширением π-системы GFP-хромофора имидазолилэтиленильной группой. Была обнаружена новая реакция синтеза DsRed-хромофора. При изучении белка z2FP574 было показано, что его хромофор образуется по пути окислительного декарбоксилирования. (Biochemistry, 2007, [4]). Для исследования протекающих реакций удалось замедлить процесс синтеза красного хромофора и “поймать” промежуточную зеленую форму белка. Динамика зелено-красной конверсии была изучена при помощи ряда биохимических методов и масс-спектрометрии. Также были проведены кристаллографические исследования обоих состояний (Acta Crystallogr. D, 2007, [6]). Разработан оригинальный метод изучения структуры хромофора флуоресцентных белков, а также метод предсказания полной структуры белка на основе данных о структуре хромофора, полученных биохимическим путем, и данных гомологичного моделирования (Биоорг. химия, 2011, [10]). С применением данного подхода были проанализированы причины батохромного сдвига в желтом флуоресцентном белке phiYFP (Biochem. Biophys. Res. Commun., 2011, [11]).

Планируемое направление исследований:
Темой исследования новой группы будет получение и применение флуоресцентных красителей и маркеров на основе дендритных структур.

Органические флуоресцентные красители широко применяются при исследовании живых систем. К примеру их используют для мечения белков и органелл. Связанные с антителами красители могут являться маркерами определенного типа клеток. Созданы органические флуоресцентные биосенсоры рН, каспазной активности, редокс потенциала, рзличных низкомолекулярных соединений. С применением FRET (Fluorescence/Fӧrster resonance energy transfer, безизлучательный резонансный перенос энергии) между различными красителями изучают белок-белковые взаимодействия. Ряд биомолекулярных взаимодействий исследуют с применением FLIM (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, микроскопия с измерением времени жизни флуоресценции). Также фотохромные соединения используются при фотодинамической терапии. И несмотря на значительные успехи в развитии технологии флуоресцентных белков - генетически кодируемых флуоресцентных зондов, низкомолекулярные органические красители часто оказываются более удобными инструментами.

В последнее время всё большую роль при визуализации процессов в биологических системах стали играть квантовые точки (КТ). Основным их преимуществом является на один-два порядка большая яркость по сравнению с органическими красителями, довольно высокая стабильность и способность к тонкой настройке длинны волны испускаемого света за счёт варьирования размера КТ. Однако они имеют и недостатки. Во-первых, основой КТ, как правило, является CdSe–ZnS ядро, которое будучи довольно крупным и химически устойчивым может накапливается в организме, оказывая на него неблагоприятное воздействие. Во-вторых, несмотря на то, что размер ядра КТ варьируется от 1 до 10 нанометров, полимерная оболочка, обеспечивающая защиту и несущая функциональные группы для конъюгирования с другими объектами (к примеру, с антителами), может в несколько раз увеличивать размер КТ. В результате размер «точки» становится сопоставим с белковым комплексом массой 1000 – 10 000 кДа. В-третьих, КТ при конъюгировании проявляют поливалентность, что не позволяет присоединиться только к одному объекту.

Побороть эти недостатки КТ и, с другой стороны, обеспечить высокую яркость можно было бы с применением органических красителей «сконцентрированных» в одной молекуле при помощи дендримеров. Дендримеры представляют собой сильно разветвленные полимерные молекулы концентрической симметрии с функциональными группами, расположенными на внешней поверхности. На рисунке 1 приведена структура поли(амино амидного) дендримера, в котором относительно центра (диаминоэтана) произошло два дополнительных ветвления на амино группах (дендример второй генерации). Существуют также дендримеры на основе алифатических и ароматических эфиров, а также фосфорсодержащие и карбосилановые дендримеры. Концевые группы дендримера могут быть модифицированы при помощи флуоресцентной метки, с нужными спектральными свойствами. В случае изображенного на рис. 1 поли(амино амидного) дендримера второй генерации молекула будет содержать 16 красителей. Таким образом достигается довольно высокая экстинкция вещества. Более того, некоторые красители могут менять спектральные свойства в ответ на изменение условий среды, к примеру рН. Таким образом, возможно создание ярких флуоресцентных сенсоров на основе дендримеров. Важно, что в отличие от квантовых точек дендример можно сшивать с другими целевыми молекулами моновалентно, если реакционную группу поместить в центре ветвления. Так, при помощи популярной сейчас клик-химии, основанной на реакции между азо- и алкиновой группами, приводящей к синтезу 1,2,3-триазольного цикла, была продемонстрирована возможность сшивки дендритных молекул. Однако в роли партнеров к дендримеру могли бы выступать и биологические молекулы такие как антитела или другие белки.


Рис. 1 Структура поли(аминоамидного) дендримера второй генерации с 16-ю концевыми группами.

В литературе уже известны примеры применения дендримеров в живых системах. В частности, показано, что их можно использовать для адресной доставки лекарств к опухолям. Есть примеры борсодержащих дендримеров, используемых при лечении опухолевых заболеваний с применением нейтроного излучения. В последние 3-4 года было опубликовано несколько работ с применением дендримеров, содержащих в своей структуре флуоресцентные группы: были получены биосенсоры рН и кислорода, использующие FRET между различными хромофорами, собранными в одну молекулу при помощи дендримера.

В заключение, разрабатываемые флуоресцентные метки (или зонды) на основе дендримеров должны занять промежуточное положение между низкомолекулярными органическими красителями и квантовыми точками.






  • Высокомолекулярные соединения, серия А
  • Journal Physical Chemistry B
  • Journal of the American Chemical Society
  • Acta Crystallographica D
  • Biochemical and Biophysical Research Communications
  • (J.Biol.Chem., 2003, [1])
  • (J.Am.Chem.Soc., 2007, [5])
  • (Биоорг. химия, 2010, [9])
  • ( Биохимия, 2004, [2])
  • ( Biochemistry, 2007, [4])
  • ( Acta Crystallogr . D , 2007, [6])
  • (Биоорг. химия , 2011 , [10])