КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 21-74-20134

НазваниеИзучение действия белков высокопатогенных вирусов на клетки: эффекты вирусных белков и компенсаторные реакции клетки

РуководительШеваль Евгений Валерьевич, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова», г Москва

Годы выполнения при поддержке РНФ 2021 - 2024 

КонкурсКонкурс 2021 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Объект инфраструктуры Центр коллективного пользователя в области геномики

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-205 - Клеточная биология, цитология, гистология

Ключевые словавирусы, ВИЧ, SARS-CoV-2, клетка, пролиферация, транскрипция, репарация

Код ГРНТИ34.25.29


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
При вирусных инфекциях развитие некоторых патологических процессов связано не столько с прямым действием вирусных белков, сколько с ответными реакциями клетки, которые могут выходить за рамки защитных, приводя к губительным последствиям для организма. Настоящий проект посвящен изучению эффектов вирусных белков на клетки и компенсаторных реакций клетки. Исследования будут сосредоточены на двух различных белках патогенных вирусов человека. Во-первых, будут изучаться эффекты Tat белка вируса иммунодефицита человека на культивируемые лимфоциты. Tat белок способствует развитию В-клеточных лимфом у ВИЧ-инфицированных пациентов, что, по-видимому, связано с модификацией клеточных процессов в неинфицированных клетках под действием Tat белка, секретируемого инфицированными клетками. Во-вторых, будут анализироваться эффекты нуклеокапсидного белка SARS-CoV-2 на клетку. Широко распространённые циркулирующие коронавирусы человека вызывают легкие респираторные заболевания с преимущественным поражением верхних дыхательных путей. В отличии от них высокопатогенные коронавирусы (SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2) способны инфильтрировать нижние отделы дыхательного тракта и приводить к серьезным поражениям тканей легкого. Какие особенности высокопатогенных вирусов человека приводят к развитию тяжелых респираторных заболеваний, часто приводящих к смерти пациента, понятно плохо. Сравнительный анализ геномов низкопатогенных и высокопатогенных вирусов показал, что отличительной особенностью высокопатогенных вирусов является наличие кластеров положительно заряженных аминокислот в составе нуклеокапсидного (N) белка. Эти кластеры могут играть роль сигналов ядерной локализации, что может влиять на особенности взаимодействия нуклеокапсидного белка с компонентами клетки. Целью проекта является сравнительное изучение взаимодействия с компонентами клетки нуклеокапсидных белков низко- и высокопатогенных коронавирусов человека. Это позволит определить, какие свойства нуклеокапсидных белков влияют на особенности протекания болезни у высокопатогенных коронавирусов, выявить клеточные процессы, которые изменяются под действием нуклеокапсидного белка. Это может послужить основой для поиска новых способов терапии COVID-19.

Ожидаемые результаты
Планируется получить следующие результаты: - изучить эффекты Tat белка вируса иммунодефицита человека на культивируемые лимфоциты и выявить компенсаторные реакции клеток. - изучить особенности действия на клетки легочного эпителия нуклеокапсидных белков низко- и высокопатогенных коронавирусов человека. - изучить эффекты нуклеокапсидного белка SARS-CoV-2 на культивируемые клетки и выявить компенсаторные реакции клеток. Полученные результаты будут соответствовать мировому уровню исследований и позволят понять механизмы развития патологических процессов в случае двух патогенных вирусов человека - ВИЧ и SARS-CoV-2. Полученные данные могут помочь в поиске способов предотвращения онкогенеза у ВИЧ-инфицированных пациентов, а также способов терапии SARS-CoV-2, таким образом способствуя решению задач направления Н3 из Стратегии НТР РФ.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В 2021 году в соответствии с заявленным планом работы проводились по двум направлениям. Во-первых, мы проводили работы по изучению механизмов влияния Tat белка вируса иммунодефицита человека на культивируемые клетки RPMI8866, а также компенсаторные реакции клетки на данный вирус. Во-вторых, мы начали работу по сравнительному изучению нуклеокапсидных белков низко- и высокопатогенных коронавирусов. При изучении влияния Tat белка на клетки RPMI8866 мы обнаружили, что наблюдаемое ингибирование пролиферации может быть связано с влиянием Tat на цитоскелет. Также мы обнаружили, что экспрессия Tat белка ингибирует репарацию индуцированных перекисью водорода разрывов. Интересно, что стабильная экспрессия Tat белка на репарацию существенным образом не влияла. По второму направлению мы провели большой объем подготовительной работы, а именно, были получены плазмиды для экспрессии нуклеокапсидных белков всех коронавирусов человека, получены клеточные линии для стабильной и индуцибельной экспрессии. Проведен анализ локализации нуклеокапсидных белков. В соответсвии с данными литературы эти белки могут формировать в цитоплазме скопления (конденсаты). Парадоксально то, что реже всего такие конденсаты выявлялись в клетках, экспрессирующих нуклеокапсидный белок из SARS-CoV-2. Начаты работы по изучению влияния нуклеокапсидных белков низко- и высокопатогенных коронавирусов на экспрессию генов в клетках А549 (RNА-seq). Обработка данных, с соответсвии с заявленным планом, будет проведена в 2022 году. Принята в печать статья в журнале Journal of Virology, посвященная изучению функций основного домена Tat белка вируса иммунодефицита человека.

 

Публикации

1. Курнаева М.А., Залевский А.О., Арифулин Е.А., Лисицына О.М., Творогова А.В., Шубина М.Ю., Буренков Г.П., Мусинова Я.Р., Головин А.В., Васецкий Е.С., Шеваль Е.В. Молекулярная коэволюция сигналов ядерной и ядрышковой локализации в составе основного домена Tat белка вируса иммунодефицита человека III Объединенный научный форум физиологов, биохимиков и молекулярных биологов. VII Съезд биохимиков россии. X Российский симпозиум «Белки и пептиды». VII Съезд физиологов СНГ (Сочи, Дагомыс, 3–8 октября 2021). Научные труды. Том 2., М.: Издательство «Перо», 2021. – 313 с. (год публикации - 2021).

2. Курнаева М.А., Залевский А.О., Арифулин Е.А., Лисицына О.М., Творогова А.В., Шубина М.Ю., Буренков Г.П., Тихомирова М.А., Поташникова Д.М., Качалова А.И., Мусинова Я.Р., Головин А.В., Васецкий Е.С., Шеваль Е.В. Molecular coevolution of nuclear and nucleolar localization signals inside basic domain of HIV-1 Tat Journal of Virology, - (год публикации - 2022).


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
​В 2022 году завершены работы по изучению эффектов Tat белка на культивируемые клетки RPMI 8866, а также компенсаторных реакций клетки (сравнение индуцибельной и стабильной экспрессии Tat белка). Целью этих экспериментов было завершение проверки основных предсказаний, сделанных по результатам изучения транскриптомов клеток. Показано, что индуцибельная экспрессия Tat белка приводит к задержке прохождения по клеточному циклу (задержка происходит в G0). Экспрессия Tat белка (индуцибельная или стабильная) не влияет на устойчивость клеток к индукции апоптоза под действием апоптоз-индуцирующих агентов. Не удалось выявить влияние экспрессии Tat белка на систему репарации двунитевых разрывов, на процессинг пре-рРНК и на систему сплайсинга мРНК. Проведен биоинформационный анализ изменений экспрессии генов, вызванных экспрессией нуклеокапсидных белков коронавирусов. Показано, что в случае индуцибельной экспрессии нуклеокапсидных белков происходят только незначительные изменения в экспрессии генов. При стабильной экспрессии наблюдается подавление путей, связанных с биогенезом рибосом, репликацией, репарацией, клеточным циклом; активируются пути, связанные с реализацией программ врожденного иммунитета (например, Toll-like receptor signalling pathway, NOD-like receptor signalling pathway), а также реакций на различные вирусы. Начаты работы по выявлению клеточных РНК, с которыми взаимодействуют нуклеокапсидные белки коронавирусов. Первые данные говорят, что нуклеокапсидный белок взаимодействует с рибосомами, причем, по-видимому, за счет взаимодействия с рРНК. Опубликована одна экспериментальная статья по Tat белку (результаты изучения эффектов стабильной экспрессии на клетки линии RPMI8866) и один обзор по SARS-CoV-2.

 

Публикации

1. - Белок ВИЧ повышает риск развития лимфомы даже у пациентов, проходящих лечение ТАСС Наука, - (год публикации - ).

2. - Биологи из МГУ установили, как именно ВИЧ способствует развитию лимфом Polit.ru, - (год публикации - ).

3. Валяева А.А., Жарикова А.А., Миронов А.А., Шеваль Е.В. Поиск и изучение полу-экстрагируемых РНК Информационные технологии и системы (ИТиС'22), Информационные технологии и системы (ИТиС'22), Москва, Огниково, Россия (год публикации - 2022).

4. Валяева А.А., Жарикова А.А., Шеваль Е.В. SARS-CoV-2 cellular tropism and direct multiorgan failure in COVID-19 patients: bioinformatic predictions, experimental observations, and open questions Cell Biology International, - (год публикации - 2022).

5. Валяева А.А., Тихомирова М.А., Поташникова Д.М., Богомазова А.Н., Снигирева Г.П., Пенин А.А., Логачева М.Д., Арифулин Е.А., Шмакова А, Джермини Д., Качалова А.И., Саидова А.А., Жарикова А.А., Мусинова Я.Р., Миронов А.А., Васецкий Е.С., Шеваль Е.В. Ectopic expression of HIV-1 Tat modifies gene expression in cultured B cells: Implications for the development of B-cell lymphomas in HIV-1-infected patients PeerJ, 10:e13986 (год публикации - 2022).

6. Тихомирова М.А., Валяева А.А., Жарикова А.А., Богомазова А.Н., Мусинова Я.Р., Миронов А.А., Васецкий Е.С., Шеваль Е.В. Изучение эффектов Tat белка вируса иммунодефицита человека с использованием клеточных моделей “Коллекции культур клеток человека и животных: современные вызовы и сетевые решения”, сборник тезисов докладов Всероссийской школы-конференции, СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2022 (год публикации - 2022).

7. Шеваль Е.В. Молекулярная коэволюция сигнальных последовательностей в составе Tat белка вируса иммунодефицита человека Материалы Юбилейной научной конференции «Николай Константинович Кольцов и биология XXI века», М. Издательство Перо, 2022. (год публикации - 2022).