Научные проекты
В рамках данного проекта, используя различные экспериментальные модели (культивируемые клетки человека, выделенные гибридные белки и мышей), мы проводим комплексное исследование механизмов синтеза и расщепления NAD и его основных интермедиатов в клетках человека и животных.
Работа разделена на несколько субпроектов:
- Метаболизм внеклеточного NAD и его интермедиатов в культурах клеток человека
- Молекулярные механизмы импорта основных предшественников NAD в клетки человека
- Роль NUDIX пирофосфатаз (NUDT), цитозольных 5’-нуклеотидаз (5’-NT) и пуриннуклеозидфосфорилазы (PNP) в регуляции метаболизма NAD у человека
- Механизмы действия основных предшественников NAD in vivo
2. Роль NAD в поддержании стабильности генома в клетках человека в условиях генотоксического стресса.
Основным «потребителем» NAD в клетке является ядерный белок PARP1, который гиперактивируется в ответ на повреждение ДНК. PARP1 является молекулярным сенсором одно- и двунитевых разрывов ДНК и играет ключевую роль в репарации данных повреждений, а также необходим для стабилизации заблокированных повреждениями ДНК репликативных вилок и восстановления репликации поврежденной ДНК. Гиперактивация PARP1 в условиях генотоксического стресса может приводить к значительному падению уровня внутриклеточного NAD. В результате этого нарушается работа ферментов, каталитическая активность которых зависит от NAD, в том числе самого PARP1 и других NAD-зависимых белков (таких как PARP2, PARP3, SIRT1 и SIRT6), участвующих в ответе клетки на повреждение ДНК.
В нашей лаборатории проводятся исследования влияния модуляции биосинтеза NAD на эффективность репарации разрывов ДНК, а также на эффективность стабилизации заблокированных репликативных вилок ДНК и пострепликативной репарации ДНК.
3. Роль NAD в регуляции плюрипотентности и дифференцировки эмбриональных стволовых клеток мыши.
В последние годы появилось много свидетельств того, что NAD-зависимые метаболические и сигнальные процессы являются важными факторами в регуляции плюрипотентности и дифференцировки стволовых клеток млекопитающих. Было установлено, что высокий уровень аэробного гликолиза и отсутствие окислительного фосфорилирования являются определяющими признаками эмбриональных стволовых клеток человека и необходимы для поддержания их плюрипотентности. Более того было показано, что NAD-зависимые деацетилазы сиртуины (SIRTs) и поли(ADP-рибоза)полимеразы (PARPs) регулируют поддержание плюрипотентности и дифференцировку стволовых клеток мыши и человека при помощи различных механизмов.
В рамках данной проблематики мы изучаем новые молекулярные и функциональные аспекты взаимосвязи метаболизма NAD и регуляции плюрипотентности и дифференцировки, используя в качестве экспериментальной модели эмбриональные стволовые клетки мыши.
4. Роль пероксиредоксинов в регуляции асептического воспаления.
Ишемический инсульт является одной из ведущих причин инвалидизации и смерти в большинстве стран. Тем не менее, патогенез ишемического инсульта остается недостаточно изученным, а существующие способы лечения имеют значительные недостатки. Последние работы показывают, что развивающееся после ишемии асептическое воспаление способствует дальнейшей гибели клеток и значительно увеличивает зону повреждения мозга. Недавно было показано, что белки семейства пероксиредоксинов (PRDXs) являются лигандами толл-подобных рецепторов (TLR), которые играют основную роль в активации асептического воспаления.
Наш проект направлен на изучение взаимодействия PRDXs с TLR и регуляции асептического воспаления.
Для достижения поставленной цели мы планируем:
1. Оценить экспрессию цитокинов в культивируемых макрофагах после воздействия экзогенно добавленных PRDXs.
2. Исследовать активацию TLR-зависимых сигнальных каскадов.
3. Исследовать возможности блокировки взаимодействия PRDXs с TLR на культивируемых макрофагах.
4. Оценить влияние блокировки взаимодействия PRDXs с TLR рецепторами на развитие ишемического инсульта на модельной системе с использованием крыс.