Сайт в стадии разработки [Старая версия сайта]
Самый цитируемый биологический институт РФ *
PDF Печать E-mail
Принадлежит к подразделению: Отдел молекулярной энергетики микроорганизмов
Руководитель: д.б.н., в.н.с., Борисов Виталий Борисович

Работа научной группы в.н.с. В.Б. Борисова посвящена исследованию механизма преобразования энергии у бактерий на молекулярном уровне. Особый интерес представляет структура и механизм функционирования терминальной оксидазы bd типа.

Терминальная оксидаза bd-типа является энергопреобразующим дыхательным ферментом как у микроорганизмов, безвредных для человека и животных, так и у бактерий, вызывающих различные заболевания, такие как дизентерия, пневмония, сальмонеллез, периодонтит, бруцеллез, брюшной тиф, туберкулез. Замечена положительная корреляция между вирулентностью бактериальных патогенов, ответственных за эти болезни и уровнем экспрессии цитохрома bd.

Содержание цитохрома bd возрастает в неблагоприятных условиях: при понижении концентрации кислорода, наличии в среде ядов (например, цианида), разобщителей-протонофоров, резком изменении температуры окружающей среды и в ряде других случаев, при которых традиционные терминальные оксидазы не способны нормально функционировать, а «альтернативный» цитохром bd успешно работает. У азотофиксирующих бактерий цитохром bd принимает участие в дыхательной защите нитрогеназы от кислорода. Цитохром bd E. coli участвует в регуляции процесса образования дисульфидных связей при сворачивании белков в клетке. Полученные нами данные о необычайно высокой скорости диссоциации NO из активного центра цитохрома bd (по сравнению с таковой у цитохром с оксидазы и других гем-медных оксидаз) проливают свет на то, каким образом фермент bd типа может помочь патогенной энтеробактерии преодолеть иммунную защиту клетки-хозяина.

Фермент состоит из двух субъединиц, каждая из которых является типичным интегральным мембранным белком. Эти субъединицы несут три редокс-центра: один низкоспиновый (гем b558) и два высокоспиновых (гемы b595 и d). Гем b558, по-видимому, вовлечен в окисление убихинола. Гем d связывает кислород и, вероятно, принимает участие в кислородредуктазной реакции. Роль гема b595 до сих пор остается невыясненной.

Нам удалось определить структуру и свойства основных интермедиатов каталитического цикла ферментов этого типа, обнаружить наличие экситонных взаимодействий между гемами b595 и d. Предложена модель устройства и функционирования активного центра терминальных оксидаз класса bd, схема реакции цитохрома bd с кислородом, модель внутрибелковых путей переноса электронов и протонов в этих ферментах.

Научные результаты удостоены Государственной Премии Российской Федерации за выдающиеся работы в области науки и техники для молодых ученых (1999), премии Биохимического Общества при Российской Академии Наук для молодых ученых России (2000), премии им. А.Д. Каулена за лучшую работу молодых ученых НИИФХБ МГУ (2000), премии Академии наук высшей школы России (2000), премии в конкурсе молодых ученых МГУ (2001), премии Европейской академии для молодых ученых СНГ (2002) и премии им. И.И. Шувалова МГУ (2007).

Исследования поддержаны грантами Российского фонда фундаментальных исследований (№ 99-04-48095, 02-04-48314, 05-04-48096, 08-04-00093, 11-04-00031, 14-04-00153).

Сотрудничество с Римским университетом и Институтом молекулярной биологии и патологии (Италия), Хельсинкским университетом (Финляндия), Иллинойским университетом в Урбане-Шампэйн (США), Токийским университетом и Институтом технологий Кюсю (Япония), Политехнической школой (Ecole Polytechnique) в Палезо и Парижским Институтом физико-химической биологии (Франция), Шеффилдским университетом (Англия).

Обновлено 15.04.2014 18:57