Молекулярная биология митохондрийНИР

Molecular Biology of Mitochondria

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Молекулярная биология митохондрий
Результаты этапа: С помощью РНК-интерференции были получены клетки с пониженным уровнем экспрессии гена белка mtIF2. Было показано, что подавление экспрессии гена с помощью малых РНК, образующих шпильки, не приводит к остановке митохондриальной трансляции. Статистически достоверных данных, говорящих о влиянии нокдауна гена эффективность синтеза отдельных белков, получено не было. Эксперименты показали отсутствие роста дрожжей с нокаутом гена фактора инициации митохондриальной трансляции 2 на среде с несбраживаемым источником углерода и замедление роста, относительно штамма дикого типа, на среде со сбраживаемым субстратом. Была продемонстрирована неспособность поглощения кислорода клетками этого штамма, а также нефункциональность цитохром с оксидазы. Согласно полученным данным, IFM1 не является необходимым для осуществления митохондриальной трансляции у S. cerevisiae, однако его отсутствие приводит к разбалансировке синтеза белка в органелле. Делеция гена белка IFM1 приводит к нарушениям сборки комплексов и суперкомплексов дыхательной цепи. Предположительно, отсутствие функционального IFM1 приводит к снижению эффективности взаимодействия миторибосом дрожжей с мРНК и формированию более лабильного инициаторного комплекса.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Молекулярная биология митохондрий
Результаты этапа: В ходе работ на данном этапе проекта нами была изучена потенциальная роль двух белков клеток человека в регуляции митохондриального биосинтеза белка. Для этого с помощью технологии редактирования генома CRISPR/Cas9 нами были получены две линии клеток человека с делециями в генах PTCD3 и CHCHD1. Проведена оценка эффективности митохондриальной трансляции в этих линиях, показано, что делеции в указанных генах приводят к снижению эффективности биосинтеза митохондриально кодируемых белков. Полученные линии охарактеризованы на предмет функциональной активности митохондрий: определены скорости поглощения кислорода, активности комплексов цепи окислительного фосфорилирования, установлен стехиометрический состав суперкомплексов. Для белка CHCHD1 показано его участие в этапе элонгации трансляционного цикла митохондриальной рибосомы. Белок PTCD3 не участвует в регуляции трансляции, эффекты его влияния на трансляцию являются вторичными.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Молекулярная биология митохондрий
Результаты этапа: В ходе выполнения работ на прошедшем этап проекта нами был получен штамм пекарских дрожжей с делецией гена IFM1, белковый продукт которого выполняет функции факторов инициации 1 и 2 в митохондриальной трансляции. В ходе анализа эффективности биосинтеза белка в митохондриях такого штамма было показано, что отсутствие указанного белка не приводит к полной остановке митохондриальной трансляции, а ведет к ее значительной разбалансировке. По результатам toe-print анализа в присутствии и отсутствии IFM1 мы показали, что образование преинициаторного комплекса митохондриальной рибосомой пекарских дрожжей не требует наличия каждого из факторов IFM1 и Aim23 (выполняющего функции фактора инициации трансляции 3), однако отсутствие обоих этих белков приводит к невозможности образования такого комплекса. Помимо этого, было показано, что определяющими факторами эффективности образования преинициаторного комплекса является наличие 5'-нетранслируемой области, а позиционирование миторибосомы на стартовом кодоне не зависит от его последовательности. Указанные данные получены впервые в мире и могут служить основанием для дальнейшего изучения молекулярных механизмов митохондриальной трансляции.
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Молекулярная биология митохондрий
Результаты этапа: Задачей нашей работы на данном этапе проекта являлась разработка способа компенсации делеций генов, кодирующих факторы терминации трансляции в митохондриях дрожжей, с использованием соответствующих генов человека. В ходе работы были созданы штаммы дрожжей с делециями трех ключевых генов (MRF1, RSO55 и PTH4), ответственных за терминацию трансляции. Затем мы попытались компенсировать эти делеции путем внедрения генов человека (MTRF1A, MTRF1, MRPL58 и MTRFR), которые кодируют аналогичные факторы терминации. Однако попытки комплементации с использованием плазмидных векторов оказались неудачными: ни один из человеческих факторов не смог полностью восстановить функцию утраченных дрожжевых генов. Даже контрольный эксперимент по экспрессии дрожжевого гена MRF1 не дал положительных результатов. Попытки улучшить используемую систему экспрессии путем использования известных сильных промоторов и терминаторов дрожжей для увеличения вероятности успешной комплементации также не дали желаемых результатов. На текущем этапе исследования мы используем новую стратегию, которая предполагает интеграцию комплементирующих генов непосредственно в геном дрожжей, минуя стадию плазмид. Также было проведено исследование молекулярных механизмов развития атаксии Фридрейха, тяжелого мультисистемного заболевания, вызванного недостатком фратаксина (FXN), важного для биогенеза митохондриальных железо-серных (Fe-S) кластеров. Количественная протеомика клеток человека с дефицитом FXN выявила значительное снижение уровня белков, содержащих Fe-S кластеры, а также почти полное исчезновение фактора сборки миторибосом METTL17. Исследования показали, что METTL17 связывается с малой субъединицей миторибосомы и содержит ранее неизвестный кластер [Fe4S4]2+, играющий ключевую роль в стабильности этой субъединицы. Оверэкспрессия METTL17 частично восстанавливает митохондриальную трансляцию и биоэнергетику, однако не влияет на рост клеток без FXN, что свидетельствует о его роли как критического элемента в процессе синтеза белков, зависящего от наличия Fe-S кластеров.
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Молекулярная биология митохондрий
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".