Группа биоинформатики

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель группы кандидат биологических наук,

старший научный сотрудник Артамонова  Ирена Игоревна

Профиль на Google Scholar

 

Состав группы:

  • Майя Семеновна Полищук, научный сотрудник
  • Павел Владимирович Шелякин, младший научный сотрудник Профиль на Google Scholar

 

Основные направления исследований:

I) Изучение особенностей CRISPR-систем прокариотического иммунитета

II) Исследования эволюции генных паралогических семейств человека

III) Улучшение автоматической аннотации генов/геномов

IV) Анализ пан-геномов бактерий

V) Анализ регуляции транскрипции у бактерий при помощи альтернативных сигма-факторов

VII) Исследование горизонтального переноса пластидных генов у растений и водорослей

Избранные публикации

Монографии, главы в монографиях:

Irena I. Artamonova, Stefan Kramer and D. Frishman. Data mining in genome annotation. In Modern Genome Annotation. The Biosapiens Network. Frishman, D.; Valencia, A. (Eds.) Springer. 2008, chapter 4.3, p. 191-212

 

Статьи:

Maya Polishchuk, Inbal Paz, Refael Kohen, Rona Mesika, Zohar Yakhini, Yael Mandel-Gutfreunda. A Combined Sequence and Structure Based Method for Discovering Enriched Motifs in RNA from in-vivo Binding Data //Methods. – 2017.

 

Ekaterina Savitskaya, Anna Lopatina, Sofia Medvedeva, Mikhail Kapustin, Sergey Shmakov, Alexey Tikhonov, Irena I. Artamonova, Maria Logacheva, Konstantin Severinov. Dynamics of Escherichia coli type I‐E CRISPR spacers over 42,000 years //Molecular Ecology. – 2016.

 

Irena I Artamonova, Tanya Lappi, Liudmila Zudina, Arcady R Mushegian. Prokaryotic genes in eukaryotic genome sequences: when to infer horizontal gene transfer and when to suspect an actual microbe //Environmental microbiology. – 2015. – Т. 17. – №. 7. – С. 2203-2208.

 

Matan Drory Retwitzer, Maya Polishchuk, Elena Churkin, Ilona Kifer, Zohar Yakhini, Danny Barash. RNAPattMatch: a web server for RNA sequence/structure motif detection based on pattern matching with flexible gaps //Nucleic acids research. – 2015. – С. gkv435.

 

Anna A Gogleva, Mikhail S Gelfand, Irena I Artamonova. Comparative analysis of CRISPR cassettes from the human gut metagenomic contigs //BMC genomics. – 2014. – Т. 15. – №. 1. – С. 202.

 

Irena I Artamonova, Arcady R Mushegian. Genome sequence analysis indicates that the model eukaryote Nematostella vectensis harbors bacterial consorts //Applied and environmental microbiology. – 2013. – Т. 79. – №. 22. – С. 6868-6873.

 

Iakov I Davydov, Ingo Wohlgemuth, Irena I Artamonova, Henning Urlaub, Alexander G Tonevitsky, Marina V Rodnina. Evolution of the protein stoichiometry in the L12 stalk of bacterial and organellar ribosomes //Nature communications. – 2013. – Т. 4. – С. 1387.

 

Mukhina V. S. Origination and evolution of plastids //Zhurnal obshchei biologii. – 2013. – Т. 75. – №. 5. – С. 329-352.

 

Evgeny N. Gordienko, Marat D. Kazanov, Mikhail S. Gelfand. Evolution of pan-genomes of Escherichia coli, Shigella spp., and Salmonella enterica //Journal of bacteriology. – 2013. – Т. 195. – №. 12. – С. 2786-2792.

 

Laure Saujet, Fátima C Pereira, Monica Serrano, Olga Soutourina, Marc Monot, Pavel V Shelyakin, Mikhail S Gelfand, Bruno Dupuy, Adriano O Henriques, Isabelle Martin-Verstraete. Genome-wide analysis of cell type-specific gene transcription during spore formation in Clostridium difficile //PLoS Genet. – 2013. – Т. 9. – №. 10. – С. e1003756.

 

Ekaterina Semenova, Maxim Nagornykh, Mikhail Pyatnitskiy, Irena I Artamonova, Konstantin Severinov. Analysis of CRISPR system function in plant pathogen Xanthomonas oryzae //FEMS microbiology letters. – 2009. – Т. 296. – №. 1. – С. 110-116.

 

Valery A Sorokin, Mikhail S Gelfand, Irena I Artamonova. Evolutionary dynamics of clustered irregularly interspaced short palindromic repeat systems in the ocean metagenome //Applied and environmental microbiology. – 2010. – Т. 76. – №. 7. – С. 2136-2144.

 

Alexander Y Panchin, Mikhail S Gelfand, Vasily E Ramensky, Irena I Artamonova. Asymmetric and non-uniform evolution of recently duplicated human genes //Biology direct. – 2010. – Т. 5. – №. 1. – С. 54.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Состав группы:

  • Гордиенко Евгений Николаевич, ведущий специалист
  • Гоглева Анна Анатольевна, инженер-исследователь

Основные направления исследований:

I) Исследования эволюции генных паралогических семейств человека

II) Изучение особенностей CRISPR-систем прокариотического иммунитета

III) Улучшение автоматической аннотации генов/геномов

Основные результаты:

I) Исследования эволюции генных паралогических семейств человека:

a) Эволюция одного паралогического семейства была подробно описана на примере SSX семейства онкоантигенов (Cancer/testis-antigens - генов, профиль экспрессии которых ограничен тканями зародышевого пути и раковыми опухолями). На основе филогенетического анализа представителей семейства, а также сравнительного анализа схемы хромосомного локуса в геномах человека, приматов и грызунов, была реконструирована эволюционная история семейства в терминах хромосомных перестроек (см. рис. 1).

b)  Проведено исследование эволюции семейств недавно дуплицировавшихся генов человека. Показано, что скорость эволюции паралогических генов, в среднем, понижается с увеличением  времени, прошедшего с момента дупликации. Примерно четверть пар взаимно ближайших паралогов эволюционирует асимметрично.  Быстро эволюционирующие копии генов обогащены функциональными мутациями, в то время как медленно эволюционирующие копии генов таких мутаций практически не содержат. Это свидетельствует в пользу гипотезы, что в случаях асимметричной эволюции пар-паралогов одна копия гена сохраняет свою исходную функцию, а другая быстро эволюционирует и обретает новую функцию.

с) Для некоторых пар генов-паралогов, появившихся в результате нетандемных дупликаций, сопоставлением геномного окружения можно различить старую и новую копии (см. схему 2). Для таких пар, появившихся после расхождения отрядов приматов и грызунов, мы сравнили скорость эволюции и силу действующего отбора.  Сила давления отбора и частота несинонимических мутаций статистически значимо выше для новых копий генов, дуплицировавшихся нетандемно. Синонимические замены распределены случайным образом между старыми и новыми копиями.

II) Изучение особенностей CRISPR-систем прокариотического иммунитета:

a) Разработана методика предсказания CRISPR-кассет в высоко фрагментированных данных большого объема; например, метагеномных коллекциях. Приложение методики к Океаническому метагеному позволило описать 192 наиболее надежных кассеты, включающих, суммарно, почти 2000 спейсеров

b) Все кассеты, найденными в метагеномных последовательностях, как отдельными доступными программами, так и наиболее надежные из них, найденные в результате применения описанной методики, были собраны с базу данных, названную MeCRISPR и доступную по адресуhttp://iitp.bioinf.fbb.msu.ru/vsorokin/crispr/. Специально разработанный веб-интерфейс позволяет анализировать любое подмножество кассет, а также проводить поиск по множествам спейсеров, повторов и фланкирующих последовательностей.

с) Проанализировано распределение надежных CRISPR-кассет по метагеномным контигам, описаны таксономия и географическая локализация таких контигов.

d) Описано популяционное разнообразие CRISPR-кассет в метагеноме. Составлен словарь элементарных событий эволюции CRISPR-кассет.

e) Разработана методика поиска мотива, определяющих возможность вставки сегмента фагового генома в CRISPR-кассету в качестве спейсера. При анализе CRISPR-кассет в штаммах бактерии Xanthomonas oryzae pv. oryzae выявлен регуляторный мотив GAA.

III) Разработан метод выявления ошибок аннотации биологических объектов, основанный на технике отрицательных ассоциативных правил. Исключения из сильных отрицательных ассоциативных правил, построенных для множества аннотаций белков, в 98% случаев указывают на ошибки. Данный подход значительно более специфичен, хотя менее чувствителен, чем метод, основанный на технике положительных ассоциативных правил, разработанный ранее.

 

ПУБЛИКАЦИИ  2006-2010 гг.

Монографии, главы в монографиях:

Irena I. Artamonova, Stefan Kramer and D. Frishman. Data mining in genome annotation. In Modern Genome Annotation. The Biosapiens Network. Frishman, D.; Valencia, A. (Eds.) Springer. 2008, chapter 4.3, p. 191-212

Статьи:

1. I.I. Artamonova, G.Frishman, D. (2007) Frishman Applying negative rule mining to improve genome annotation. BMC Bioinformatics. v. 8, p. 261

2. I.I. Artamonova, M.S. Gelfand (2007) Comparative genomics and evolution of alternative splicing: The pessimists’s science. Chemical Reviews. v. 107, p. 3407-3430

3. Е.Н. Шустрова, И.И. Артамонова (2009) Эволюционная история SSX-семейства онкоантигенов человека.Молекулярная биология, том 43(6), стр. 1025-1031

4. Semenova E, Nagornykh M, Pyatnitskiy M, Artamonova II, Severinov K. (2009) Analysis of CRISPR system function in plant pathogen Xanthomonas oryzae. FEMS Microbiol Lett., том 296(1), стр. 110-116

5. I.I. Artamonova, V.A. Sorokin, M.S. Gelfand (2009) Evolutionary dynamics of CRISPR-cassettes in the metagenome Sorcerer II. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics. Том 6, стр. 883

6. A.Y. Panchin, M.S. Gelfand, V.E. Ramensky, I.I. Artamonova (2010) Asymmetric and non-uniform evolution of recently duplicated human genes. Biology Direct, 5:54

7. V.A. Sorokin, M.S. Gelfand, I.I. Artamonova (2010) Evolutionary dynamics of CRISPR systems in the Ocean metagenome”, Appl. Environ Microbiol., V. 76, P. 2136-2144