Лаборатория функциональной геномики

 

 

 

 

 

 

Заведующий лабораторий
Сергей Александрович Брускин, к.б.н.

 

Тема: Изучение иммунитета растений и механизмов взаимодействия фитопатогенов с растениями. Изучение механизмов белковой интерференции и их роли в ответе растений на стресс.

 

Основные направления исследований:

 

-       исследование генетических механизмов подавления иммунитета растений за счет действия бактериальных белков-эффекторов фитопатогенных бактерий Pseudomonas syringae и Xanthomonas campestris;

 

-       изучение функций пептидил-пролил ци/транс изомераз (иммунофилинов) растений A.thaliana  и механизма их действия при заражении;

 

-       изучение механизма белковой интерференции и поиск новых малых интерферирующих пептидов, предположительно участвующих в регуляции экспрессии генов ответа на стрессовые факторы.

 

Изучение молекулярных механизмов устойчивости растений к заражению фитопатогенами является важным фундаментальным направлением исследований в области молекулярной генетики растений. Многие ассоциированные с растениями микроорганизмы являются патогенными, и влияют на рост и развитие растений. Растения отвечают на инфекцию, используя два механизма иммунной системы. Первый механизм узнает и реагирует на молекулы, общие для многих классов микроорганизмов, включая не болезнетворные бактерии. Второй распознает факторы вирулентности патогенов или непосредственно, или путем воздействия на мишени хозяина. 
В ответ на заражение патогеном в клетках растений индуцируется экспрессия множества генов и запускается иммунный ответ. Однако, при взаимодействии с растением-реципиентом патогенные бактерии секретируют в клетки растения более 30 белков-эффекторов, которые блокируют сигнальные каскады и подавляют его иммунитет. Данная тематика исследований посвящена изучению экспрессии генов растений в ответ на бактериальное заражение, а также изучению возможного воздействия фитопатогена на данный защитный барьер растительной клетки.

 

Недавно в геноме Arabidopsis thaliana была обнаружена небольшая группа генов, кодирующая небольшие белки, состоящие из 67-100 аминокислотных остатков. Эти белки содержат аминокислотную последовательность, которая имеет высокую гомологию к белкам транскрипционных факторов (например, транскрипционным факторам из семейства HD-ZIP IIIs или MHD). Предположительно, такие небольшие белки не являются функциональными, однако они способны образовывать нефункциональные гетеродимеры с некоторыми семействами транскрипционных факторов (ТФов), таким образом осуществляя негативную регуляцию ТФа. Обнаруженные малые пептиды были названы «малыми интерферирующими пептидами» (siPEP) из-за сходства с молекулярным механизмом действия малых интерферирующих РНК при РНК-интерференции. Сам механизм действия малых интерферирующих пептидов был назван «пептидной интерференцией» (PEPi). На сегодняшний день предполагается наличие малых интерферирующих пептидов во всех основных семействах ТФов, таких как: bHLH, гомеобоксные белки, MADS, MYB, NAC и WRKY. Однако функциональная роль таких малых пептидов изучена мало.

Данная тематика исследований посвящена изучению малых интерферирующих пептидов и оценке их роли в защитном ответе растений.

 

 

Тема: Изучение молекулярно-генетических механизмов развития иммуноопосредованных заболеваний кожи.

 

Основные направления исследований:

 

-   Анализ путей сигнальной трансдукции, связанных с развитием воспаления в коже, изучение их регуляторных звеньев и поиск потенциальных генов-мишеней для разработки новых методов терапии воспалительных иммуноопосредованных заболеваний;

 

-   Выявление роли эпигенетических модификаций в патогенезе социально-значимых иммуноопосредованных заболеваний кожи;

 

-   Разработка органотипических модельных систем и мышиных моделей для изучения механизмов развития воспалительных заболеваний кожи;

 

-   Изучение различных рецепторов популяций иммунных клеток кожи и их роли в распознавании антигена и иммунной защите, и анализ путей их участия в аутоиммунных реакциях.

 

Иммуноопосредованные заболевания кожи представляют собой распространенную группу патологий с невыясненной этиологией, характеризующуюся общими воспалительными реакциями и сходными сигнальными каскадами, приводящими к развитию воспаления. Основной причиной запуска патологического процесса на сегодняшний день считают измененную регуляцию нормального иммунного ответа.

 

Исследования лаборатории направлены на идентификацию ключевых регуляторных звеньев, связанных с развитием иммуноопосредованных заболеваний кожи, а также на поиск генов-мишеней, которые могут быть использованы для дифференциальной диагностики заболеваний и разработки новых подходов к их терапии.

 

Изучение причин возникновения и механизмов патогенеза иммуноопосредованных заболеваний осложняется фактом отсутствия полных и адекватных модельных систем воспаления в коже. Поэтому одним из направлений исследований является разработка трехмерных органотипических моделей кожи, позволяющих моделировать процессы воспаления и изучать роль различных сигнальных каскадов в развитии данных процессов.

 

Публикации:

2016


1. Zolotarenko A., E. Chekalin, A. Mesentsev, L. Kiseleva, E. Gribanova, R. Mehta, A. Baranova, T.V. Tatarinova, E.S. Piruzian, S. Bruskin. Integrated computational approach to the analysis of RNA-seq data reveals new transcriptional regulators of psoriasis. Experimental & Molecular Medicine (2016) 48 (11), e268; doi:10.1038/emm.2016.97

2. Pogorelko GV, Reem NT, Young ZT, Chambers L, Zabotina OA. Post-synthetic defucosylation of AGP by Aspergillus nidulans α-1,2-fucosidase expressed in Arabidopsis apoplast induces compensatory upregulation of α-1,2-fucosyltransferases. Plos One (2016).

3. Reem NT, Pogorelko G, Lionetti V, Chambers L, Held MA, Bellincampi D and Zabotina OA. Decreased polysaccharide feruloylation compromises plant cell wall integrity and increases susceptibility to mecrotrophic fungal pathogens. Front. Plant Sci (2016) Brouchkov A, Griva G, Fursova O, Fursova N, Ignatov S, Pogorelko GV*. Is the ancient permafrost bacteria able to keep DNA stable? Journal of Genetics April (2016).

4. Pogorelko GV, Kambakam S, Nolan T, Foudree A, Zabotina OA, Roderme SR. Impaired chloroplast bogenesis in immutans, an Arabidopsis variegation mutant, modifies developmental programming, cell wall composition and resistance to Pseudomonas syringae. Plos One (2016) 11(4)

5. Pogorelko GV, Juvale P, Rutter W, Hewezi T, Hussey R, Davis E, Mitchum M, Baum T. A cyst nematode effector binds to diverse plant proteins, increases nematode susceptibility and affects root morphology. Molecular Plant Pathology (Feb 2016) DOI: 10.1111/mpp.12330

6. Morozova I, Flegontov P, Mikheyev AS, Bruskin S, Asgharian H, Ponomarenko P, Klyuchnikov V, Arun Kumar G, Prokhortchouk E, Gankin Y, Rogaev E, Nikolsky Y, Baranova A, Elhaik E, Tatarinova TV. Toward high-resolution population genomics using archaeological samples. DNA Res. 2016 Aug;23(4):295-310. doi: 10.1093/dnares/dsw029. Epub 2016 Jul 19.

7. Tatarinova T.V., E. Chekalin, Y. Nikolsky, S. Bruskin, D. Chebotarov, K.L. McNally, N. Alexandrov. Nucleotide diversity analysis highlights functionally important genomic regions. Scientific Reports 6, Article number: 35730 (2016) doi:10.1038/srep35730

8. Moiseenko KV, Maloshenok LG, Vasina DV, Bruskin SA, Tyazhelova TV, Koroleva OV. Laccase multigene families in Agaricomycetes./ J Basic Microbiol. 2016 Jul 11. doi: 10.1002/jobm.201600224.

9. Shulga O. A., A. V. Nedoluzhko, A. V. Shchennikova, N. M. Gruzdeva, A. A. Shelenkov, F. S. Sharko, A. S. Sokolov, E. S. Pantiukh, S. M. Rastorguev, E. B. Prokhortchouk, K. G. Skryabin (2016) Profiling of microRNAs in wild type and early flowering transgenic Chrysanthemum morifolium by deep sequencing, Plant Cell Tiss Organ Cult, doi:10.1007/s11240-016-1109-z

 

2015


10. Soboleva AG, Mezentsev A, Zolotorenko A, Bruskin S,  Pirusian E. Three-dimensional skin models of psoriasis. Cells Tissues Organs.2014;199(5-6):301-10. doi: 10.1159/000369925. Epub 2015  Feb 12. PubMed PMID: 25677581.

11. Senik SV, Maloshenok LG, Kotlova ER, Shavarda AL, Moiseenko KV, Bruskin SA, Koroleva OV, Psurtseva NV. Diacylglyceryltrimethylhomoserine content and gene expression changes triggered by phosphate deprivation in the mycelium of the basidiomycete Flammulina velutipes. Phytochemistry. 2015 Sep;117:34-42. doi: 10.1016/j.phytochem.2015.05.021. Epub 2015 Jun 5

12. Парамонов АА, Каюмова ЛН, Брускин СА, Кочергин НГ, Олисова ОЮ, Острецова МН. Репертуар Т-клеточных рецепторов при некоторых иммунозависимых дерматозах. РОССИЙСКИЙ ЖУРНАЛ КОЖНЫХ И ВЕНЕРИЧЕСКИХ БОЛЕЗНЕЙ (2015) 4, С34-40.

13. Pavlov AR, Tyazhelova TV, Moiseenko KV, Vasina DV, Mosunova OV, Fedorova TV, Maloshenok LG, Landesman EO, Bruskin SA, Psurtseva NV, Slesarev AI, Kozyavkin SA, Koroleva OV. Draft Genome Sequence of the Fungus Trametes hirsuta 072. Genome Announc. 2015 Nov 19;3(6). pii: e01287-15. doi: 10.1128/genomeA.01287-15.

 

2014

 

14. Veytsman B., Wang L., Cui T., Bruskin S., Baranova A. Distance-Based Classifiers as Potential Diagnostic and Prediction Tools for Human Diseases. BMC Genomics, 2014. 15. Suppl.12: S10. doi: 10.1186/1471-2164-15-S12-S10

15. Zvyagin I.V., Pogorelyy M.V., Ivanova M.E., Komech M.E., Shugay M., Bolotin D.A., Shelenkov A.A., Kurnosov A.A., Staroverov D.B., Chudakov D.M., Lebedev Y.B., Mamedov I.Z. Distinctive properties of identical twins' TCR repertoires revealed by high-throughput sequencing. PNAS, 2014, 111(16). 5980-5, doi: 10.1073/pnas.1319389111

16.  Pogorelko GV, Fursova OV, Mokryakova MV, Abdeeva IA, Abdeev RM, Piruzian ES, Brouskin SA. Characterization of three Arabidopsis thaliana immunophilin genes involved in the plant defense response against P.syringae. Gene. 2014. 538(1):12-22 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037811191400050X# IF 2,2

17. Mezentsev A, Nikolaev A, Bruskin S. Matrix metalloproteinases and their role in psoriasis. Gene. 2014. pii: S0378-1119(14)00142-5. doi: 10.1016/j.gene.2014.01.068. PMID: 24518811.  IF 2,371
18. М.В. Мокрякова, Г.В. Погорелко, С.А. Брускин, Э.С. Пирузян, И.А. Абдеева. Роль генов пептидил-пролил цис/транс изомераз Arabidopsis thaliana в защите растений при заражении фитопатогенном Xanthomonas campestris. Генетика. 2014. т 50. №2. с. 157-166. http://vigg.ru/genetika/ IF 0,427

 

2013


19. Pogorelko GV, Lionetti V, Fursova OV, Sundaram RM, Qi M, Whitham SA, Bogdanove AJ, Bellincampi D, Zabotina OA. Arabidopsis and Brachypodium transgenic plants expressing A. nidulans acetylesterases have decreased degree of polysaccharide acetylation and increased resistance to pathogens. Plant Physiology. 2013 162(1) с. 9-23 http://www.plantphysiol.org/content/162/1/9.full.pdf+html IF 6,6

20. Соболев В.В., Никольская Т.А., Золотаренко А.Д., Пирузян Э.С., Брускин С.А.. Профиль экспрессии генов, идентифицированных биоинформатическим путем, в биоптатах кожи больных псориазом. Генетика. 2013. т. 49., № 10., с. 1313-1321. http://vigg.ru/genetika/ IF 0,427
21. Mezentsev A.V., Bruskin S.A., Soboleva A.G., Sobolev V.V., Piruzian E.S. Pharmacological Control of receptor of advanced glycation end-products and its biological effects in psoriasis. International journal of biomedical science. 2013. р.100-110. PMID: 24170986  IF 3,436

22. Соболева А.Г., Брускин С.А., Николаев А.А., Соболев В.В., Мезенцев А.В. Роль рецептора продуктов неферментативного гликозилирования в патогенезе псориаза. Молекулярная биология. 2013. т. 47. № 5. с. 743-753. http://www.molecbio.com IF 0,318
23. Соболева А. Г., В. В. Соболев, А. С. Брускин, А. В. Мезенцев. Трехмерная модель мышиного эпидермиса для лабораторных исследований псориаза. Acta Naturae. 2013. № 5. с. 82-89. http://www.actanaturae.ru IF 0,282

 

2009- 2012


24.  Inna Abdeeva, Rustam Abdeev, Sergey Bruskin and Eleonora Piruzian. Transgenic Plants as a tool for Plant Functional Genomics. Chapter in “Transgenic Plants”. In Tech. 2012. р. 259-284. http://www.intechopen.com/books/transgenic-plants-advances-and-limitations/transgenic-plants-as-a-tool-for-plant-functional-genomics

25. Н. Л. Стародубцева, В. В. Соболев, А. Г. Соболева, А. А. Николаев, С. А. Брускин. Экспрессия генов металлопротеаз  (ММР-1, ММР-2, ММР-9, ММР-12) при псориазе. Генетика. 2011. т. 47. № 9. с. 1254–1261. http://vigg.ru/genetika/ IF 0,427

26. Sergey Bruskin, Alex Ishkin, Yuri Nikolsky, Tatiana Nikolskaya, Eleonora Piruzian. Analysis of transcriptomic and proteomic data in immune-mediated diseases. Chapter in Computational Biology and Applied Bioinformatics. InTech, September 011. р. 397-416. http://www.intechopen.com/books/computational-biology-and-applied-bioinformatics/analysis-of-transcriptomic-and-proteomic-data-in-immune-mediated-diseases

27. М. В. Мокрякова, И. А. Абдеева, Э. С. Пирузян, Н. В. Шаад, А. Н. Игнатов, Разнообразие генов эффекторов у бактерий рода XANTHOMONAS, Микробиология. 2010. т. 79. № 1. с. 63–71. http://www.maik.ru/cgi-bin/list.pl?page=mikbio IF 0,291

28. Соболев В.В., Золотаренко А.Д., Соболева А.Г., Саутин М.Е., Ильина С.А., Саркисова М.К., Голухова, Е.З., Елкин А.М., Брускин С.А., Абдеев Р.М.. Экспрессия гена FOSL1 при псориазе и атеросклерозе. Генетика. 2010. т. 46. №1. с. 104-110. http://vigg.ru/genetika/ IF 0,427

29.  Piruzian E., Bruskin S., Ishkin A., Abdeev R., Moshkovskii S., Melnik S., Nikolsky Y., Nikolskaya T.. Integrated network analysis of transcriptomic and proteomic data in psoriasis. BMC System Biology. 2010. v.4. № 41. p. 1-12. PMID: 20377895 IF 2,98

30.  Пирузян Э.С., Ишкин А.А., Никольская Т.А., Абдеев Р.М., Брускин  С.А. Сравнительный анализ молекулярно-генетических процессов при патогенезе псориаза и болезни Крона.  Молекулярная биология. 2009. т.43. № 1. с. 175-179. http://www.molecbio.com IF 0,318

31. Abdeev R.M., Abdeeva I.A., Bruskin S.A., Musiychuk K,A., Goldenkova-Pavlova I. V.,  Piruzian E. S. Bacterial thermostable  -glucanases as a Tool for Plant functional genomics. Gene. 2009. v. 436. p. 81-89. PMID:19393166 IF 2.371

32.  Пирузян Э.С., Соболев В.В., Абдеев Р.М., Золотаренко А.Д., Николаев А.А., Саркисова М.К., Саутин М.Е., Ишкин А.А., Пирузян Ан.Л., Ильина С.А., Корсунская И.М., Рахимова О.Ю., Брускин С.А.. Изучение молекулярных механизмов патогенеза иммуно-опосредованных воспалительных заболеваний на примере псориаза.  Acta Naturae. 2009. №3. с. 139-149. http://www.actanaturae.ru IF 0,282