Сайт в стадии разработки [Старая версия сайта]
Самый цитируемый биологический институт РФ *

Отдел взаимодействия вирусов с клеткой

Отдел организован в 1965 г. чл.-корр. РАН и РАМН, заслуженным деятелем науки РФ, профессором В.И.Аголом, который и руководит им до настоящего времени.

Основные направления исследований

Изучение молекулярных механизмов репродукции РНК-содержащих вирусов. Исследование природы патогенного действия вирусов на клетку. Выяснение закономерностей и механизмов эволюции РНК-содержащих вирусов. Изучение молекулярной эпидемиологии полиовирусов и других энтеровирусов.

Научные достижения отдела

(i) Синтез вирусных белков и его регуляция

Впервые разработана эффективная бесклеточная система для синтеза и процессинга белков пикорнавирусов [Svitkin et al 1978]. Идентифицирована первая протеаза (ныне называемая 3Сpro), участвующая в этом процессинге [Gorbalenya et al., 1979; Svitkin et al., 1979]. Охарактеризованы структурно-функциональные взаимоотношения в трансляционных цис-элементах пикорнавирусных РНК [Pilipenko et al., 1989; 1989a; 1992; 1994; Gmyl et al., 1993]. Выявлена причинная связь между уровнем нейровирулентности пикорнавирусов и структурой регуляторных элементов их РНК, определяющей эффективность трансляции [Svitkin et al., 1985; Pilipenko et al., 1995; 1999], и показано, что эта эффективность зависит от тканеспецифического набора клеточных белков, взаимодействующих с вирусной РНК [Svitkin et al., 1988; 1994; Pilipenko et al., 2000; 2001; Pestova et al., 2001]. Показано, что механизмы угнетения синтеза клеточных белков существенно различаются у разных пикорнавирусов [Svitkin et al., 1978a]. . Осуществлена бесклеточная трансляция РНК вируса клещевого энцефалита (флавивируса) и показано, что белки этого вируса образуются путем частичного мембранозависимого протеолиза высокомолекулярного предшественника; картированы гены структурных белков этого вируса [Svitkin et al., 1978; 1981; 1984; Lyapustin et al., 1986]. 

(ii) Рекомбинация РНК-геномов

Получены первые биохимические доказательства существования межмолекулярной рекомбинации между РНК-геномами [Romanova et al., 1980]. Предложены модели механизма этого процесса, основанные на репликативной смене матриц [Romanova et al., 1986; Tolskaya et al., 1987; Pilipenko et al., 1995]. Обнаружен новый – нерепликативный – способ рекомбинации вирусных РНК [Gmyl et al., 1999; 2003; Agol 2010]. Впервые использован рекомбинантный анализ для картирования функций пикорнавирусов, в частности, для картирования генетических детерминант, отвечающих за аттенуированный фенотип вакцинных штаммов полиовируса [Agol et al., 1984].

(iii) Синтез пикорнавирусных РНК

Обнаружены кольцевые [Romanova, Agol, 1979] и палиндромные [Senkevich et al., 1980] формы вирусспецифических РНК. Показано, что биосинтез РНК пикорнавирусов происходит при участии белков клетки-хозяина [Dmitrieva et al., 1979]. Выявлены некоторые структурно-функциональные особенности в молекулах пикорнавирусных РНК-зависимых РНК-полимераз [Dmitrieva et al., 2007]. Показано, что для синтеза комплементарной цепи вирусной РНК критическое значение имеет квазиглобулярная мультидоменная структура 3’-нетранслируемой области вирусного генома, поддерживаемая третичными взаимодействиями между петлями шпилечных элементов [Pilipenko et al., 1992; 1996]. Обнаружено кинетическое сопряжение синтеза субстратов (рибонуклеозидтрифосфатов) и полимеризации пикорнавирусных РНК [Koonin, Agol, 1982; 1984].

(iv) Реакция клетки на вирусную инфекцию

Показано, что вирус полиомиелита, с одной стороны, способен включать механизм программированной клеточной смерти (апоптоза), а с другой – может предотвращать апоптоз [Tolskaya et al., 1995]. Гибель зараженной полиовирусом клетки может быть следствием двух конкурирующих между собой программ: либо апоптоза, либо канонического цитопатогенного эффекта [Agol et al., 1998; 2000]. Развитие апоптоза связано с вызываемым вирусной инфекцией повреждением митохондрий, выходом из них проапоптозных факторов и активацией каспазы-9; одним их механизмов антиапоптозной активности полиовируса является аберрантный процессинг касапазы-9 [Belov et al., 2003]. Выявлено разнообразие ответа апоптозной системы клеток на полиовирусную инфекцию (Romanova et al., 2005). Неструктурный белок 3A полиовируса уменьшает содержание на клеточной поверхности рецепторов фактора некроза опухолей (и некоторых других рецепторов), угнетая тем самым способность этого фактора вызывать апоптозную гибель зараженных клеток [Neznanov et al., 2001]. Обнаружено, что инфекция полиовирусом вызывает нарушение барьерной функции ядерной оболочки [Belov et al., 2000; 2004]. Сходные изменения вызывают и другие РНК-содержащие вирусы (кардиовирусы), однако при этом используются совершенно другие молекулярные механизмы [Lidsky et al., 2006; Bardina et al., 2009; Romanova et al., 2009]. Заражение клеток кардиовирусами также может приводить в зависимости от условий либо к апоптозу, либо к некрозу. Но если в случае полиовируса антиапоптозной активностью обладает протеаза 2А, то у вируса энцефаломиокардита сходную активность проявляет лидерный белок L (открытый ранее в лаборатории; Kazachkov et al., 1982) , который ферментативной активностью не обладает (Romanova et al., 2009). Сформулировано понятие о секьюрити-белках, как особом классе вирусных белков, основная функция которых – противодействие защитным механизмам клетки [Romanova et al., 2009; Agol, Gmyl, 2010].

(v) Молекулярная эпидемиология

Охарактеризованы геномы вирусов, выделенных от редких случаев заболевания паралитическим полиомиелитом, ассоциированных с вакцинацией, и показано, что значительная доля таких изолятов представляют собой межтиповые рекомбинанты [Lipskaya et al., 1991]. Показано, что производные вакцинных штаммов полиовируса проявляют значительную способность циркулировать в неиммунных и иммунных [Korotkova et al., 2003; Cherkasova et al., 2002; 2003; 2005] популяциях. На основе олигонуклеотидных микрочипов разработаны метод выявления рекомбинантов среди производных вакцинных штаммов полиовируса и метод для оценки уровня дивергенции этих штаммов от родительских вирусов [Cherkasova et al., 2003]. Охарактеризованы геномы “диких” возбудителей полиомиелита, недавно циркулировавших на территории бывшего СССР, выяснены возможные маршруты их циркуляции [Lipskaya et al., 1995]. Выявлены некоторые общие закономерности эволюции диких и вакцинных штаммов полиовируса [Gavrilin et al., 2000; Yakovenko et al., 2006; 2009; Agol 2006; 2006a]. Предложены поправки к стратегии ВОЗ по борьбе с полиомиелитом [Chumakov et al., 2007].

Участие в научно-исследовательских проектах и грантовая поддержка

Выполнялись и выполняются совместные проекты в России: с Институтом полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М.П.Чумакова РАМН, Институтом белка РАН и за рубежом: Food and Drug Administration (USA); National Institutes of Health (USA), Univ. of Wisconsin (USA), Univ. of Basel (Switzerland), Univ. of Nijmegen (the Netherlands) и др.

Гранты (в разные годы): ряд грантов РФФИ, Роснауки, Федеральной программы «Ведущие научные школы», грант президента РФ для поддержки молодых российских ученых (кандидатов наук) (М.Л.Яковенко), программа "Интеграция", Международного научного фонда, Copernicus, EU, Human Frontier Science Program, CRDF, INTAS, World Health Organization, Fogarty, National Multiple Sclerosis Society (USA), Ludwig Institute for Cancer Research и др..

Научные премии

  • В.И.Агол получил премию «Триумф», избран иностранным членом Болгарской академии наук;
  • М.Л.Яковенко получила стипендию Л'Ореаль-ЮНЕСКО для молодых российских женщин-ученых и стипендию МГУ для талантливых молодых преподавателей и ученых.
  • Г.Ю. Липская получила премию Минвуза РФ.

Преподавательская деятельность

Отдел участвует в преподавательской делятельности на ФББ и Биофаке МГУ. В. И. Агол много лет читал спецкурс «Репликация и транскрипция вирусных геномов» для студентов 5 курса кафедры вирусологии Биофака. Последние годы, 2011 включительно, В.И. Агол читал лекции «Происхождение и эволюция вирусов» студентам кафедры вирусологии Биофака. М.Л. Яковенко и А.Ю. Красота ведут Практикум по генной инженерии на ФББ. В отделе на данный момент работают 2 студента и 3 аспиранта по следующим темам:

Аспиранты:

  • Ивин Ю.Ю. (ФББ) "Роль вирусных и клеточных белков в патологии клетки при пикорнавирусной инфекции."
  • Гаспарян А.А. (Биофак) "Самоповреждающие клеточные механизмы при пикорнавирусной инфекции."
  • Шишова А. (Биофак) "Поиск возможных молекулярных механизмов нерепликативной РНК-рекомбинации полиовируса."

Студенты:

  • Шерстюк А. (Биофак) "Влияние антигенной изменчивости полиовирусов на эффективность их взаимодействия с клеточным рецептором."
  • Минтаев Р. (Биофак) "Детекция, идентификация и молекулярно-эпидемиологическое исследование энтеровирусов, выделенных от больных с диагнозом серозный менингит."

Подразделения отдела

  • Лаборатория молекулярной эпидемиологии Заведующий: кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Липская Галина Юрьевна

    Основное направление исследований - молекулярная эпидемиология полиомиелита и энтеровирусных инфекций. Расшифровка спорадической заболеваемости и вспышек, включая детекцию типирование и внутритиповую дифференциацию штаммов и их филогенетический анализ.

Все сотрудники отдела

Штатные сотрудники

Избранные статьи Все статьи
  1. Agol V.I., Gmyl A.P. (2010) Viral security proteins: counteracting host defences. Nature Reviews Microbiology, 8: 867-878. >>

  2. Romanova L.I., Lidsky P.V., Kolesnikova M.S., Fominykh K.V., Gmyl A.P., Sheval E.V., Hato S.V., Van Kuppeveld F.J.M., Agol V.I. (2009) Antiapoptotic Activity of the Cardiovirus Leader Protein, a Viral “Security” Protein. J. Virol., 83 (14): 7273–7284. >>

  3. Yakovenko M.L., Korotkova E.A., Ivanova O.E., Eremeeva T.P., Samoilovich E., Uhova I., Gavrilin G.V., Agol V.I. (2009) Evolution of the Sabin vaccine into pathogenic derivatives without appreciable changes in antigenic properties: need for improvement of current poliovirus surveillance. Journal of Virology, 83 (7): 3402-3406. >>

  4. Chumakov K., Ehrenfeld E., Wimmer E., Agol V.I. (2007) Vaccination against polio should not be stopped. Nature Reviews Microbiology, 5: 952-958. >>

  5. Yakovenko M.L., Cherkasova E.A., Rezapkin G.V., Ivanova O.E., Ivanov A.P., Eremeeva T.P., Baykova O.Y., Chumakov K.M., Agol V.I. (2006) Antigenic evolution of vaccine-derived polioviruses: Changes in individual epitopes and relative stability of the overall immunological properties. Journal of Virology, 80 (6): 2641-2653.

  6. Cherkasova E.A., Yakovenko M.L., Rezapkin G.V., Korotkova E.A., Ivanova O.E., Eremeeva T.P., Krasnoproshina L.I., Romanenkova N.I., Rozaeva N.R., Sirota L., Agol V.I., Chumakov K.M. (2005) Spread of vaccine-derived poliovirus from a paralytic case in an immunodeficient child: an insight into the natural evolution of oral polio vaccine. Journal of Virology, 79 (2): 1062-1070.

  7. Belov G.A., Lidsky P.V., Mikitas O.V., Egger D., Lukyanov K.A., Bienz K., Agol V.I. (2004) Bidirectional increase in permeability of nuclear envelope upon poliovirus infection and accompanying alterations of nuclear pores. Journal of Virology, 78 (18): 10166-10177 . >>

  8. Korotkova E.A., Park R., Cherkasova E.A., Lipskaya G.Y., Chumakov K.M., Feldman E.V., Kew O.M, Agol V.I. (2003) Retrospective analysis of a local cessation of vaccination against poliomyelitis: a possible scenario for the future. Journal of Virology, 77 (23): 12460-5. >>

  9. Gmyl A.P., Korshenko S.A., Belousov E.V., Khitrina E.V., Agol V.I. (2003) Nonreplicative homologous RNA recombination: Promiscuous joining of RNA pieces?. RNA, 9 (10): 1221-1231. >>

  10. Cherkasova E., Laassri M., Chizhikov V., Korotkova E., Dragunsky E., Agol V.I., Chumakov K. (2003) Microarray analysis of evolution of RNA viruses: Evidence of circulation of virulent highly divergent vaccine-derived polioviruses. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 100 (16): 9398-9403.

  11. Belov G.A., Romanova L.I., Tolskaya E.A., Kolesnikova M.S., Lazebnik Y.A., Agol V.I. (2003) The Major Apoptotic Pathway Activated and Suppressed by Poliovirus. Journal of Virology, 77 (1): 45-56. >>

  12. Pilipenko E.V., Pestova T.V., Kolupaeva V.G., Khitrina E.V., Poperechnaya A.N., Agol V.I., Hellen C.U.T. (2000) A cell cycle-dependent protein serves as a template-specific translation initiation factor. Genes and Development, 14 (16): 2028-2045. >>

  13. Gavrilin G.V., Cherkasova E.A., Lipskaya G.Y., Kew O.M., Agol V.I. (2000) Evolution of circulating wild poliovirus and of vaccine-derived poliovirus in an immunodeficient patient: a unifying model. Journal of Virology, 74 (16): 7381-7390.

  14. Gmyl A.P, Belousov E V., Maslova S.V., Khitrina E.V., Chetverin A., Agol V.I. (1999) Nonreplicative RNA recombination in poliovirus. Journal of Virology, 73 (11): 8958-8965. >>

  15. Pilipenko E.V., Gmyl A.P., Maslova S.V., Belov G.A., Sinyakov A N., Huang M., Brown T.D.K., Agol V.I. (1994) Starting Window, a Distinct Element in the Cap-independent Internal Initiation of Translation on Picornaviral RNA. Journal of Molecular Biology, 241 (3): 398–414. >>

  16. Pilipenko E.V., Gmyl A.P., Maslova S.V., Svitkin Y.V., Sinyakov A.N., Agol V.I. (1992) Prokaryotic-like cis element in the cap-independent internal initiation of translation on picornavirus RNA. Cell, 68 (1): 119-131. >>

  17. Pilipenko E.V., Maslova S.V., Sinyakov A.N., Agol V.I. (1992) Towards identification of cis-acting elements involved in the replication of enterovirus and rhinovirus RNAs: a proposal for the existence of tRNA-like terminal structures. Nucleic Acids Research, 20 (7): 1739-1745. >>

  18. Pilipenko E.V., Blinov V.M., Chernov B.K., Dmitrieva T.M., Agol V.I. (1989) Conservation of the secondary structure elements of the 5'-untranslated region of cardio- and aphthovirus RNAs. Nucleic Acids Research, 17 (14): 5701-5711. >>

  19. Svitkin Y.V., Pestova T.V., Maslova S.V., Agol V.I. (1988) Point mutations modify the response of poliovirus RNA to a translation initiation factor: A comparison of neurovirulent and attenuated strains. Virology, 166 (2): 394–404. >>

  20. Kazachkov Y.A., Chernovskaya T.V., Siyanova E.Y., Svitkin Y.V., Ugarova T.Y., Agol V.I. (1982) Leader polypeptides encoded in the 5’-region of the encephalomyocarditis virus genome. FEBS Letters, 141 (2): 153-156.

  21. Gorbalenya A.E., Svitkin Y.V., Kazachkov Y.A., Agol V.I. (1979) Encephalomyocarditis virus-specific polypeptide p22 is involved in the processing of the viral precursor polypeptides. FEBS Letters, 108: 1-5.

  22. Svitkin Y.V., Agol V.I. (1978) Complete translation of encephalomyocarditis virus RNA and faithful cleavage of virus-specific proteins in a cell-free system from Krebs-2 cells. FEBS Letters, 87: 7-11.