В 2024 году исследования Научной лаборатории биологии амилоидов проводились по следующим направлениям:
- Поиск и анализ новых амилоидов у эукариот в том числе у человека.
- Поиск и анализ генетических факторов, влияющих на агрегацию белка PrP.
- Изучение влияния цис- и трансдействующих факторов на агрегацию белков.
- Изучение механизмов формирования биоконденсатов на модели дрожжевого белка Sup35.
- Разработка новых подходов к неинвазивной генетической и биохимической диагностике амилоидозов человека.

По результатам проведённых исследований в 2024 году были получены следующие основные результаты:

Поиск и анализ новых амилоидов у эукариот в том числе у человека.
- С использованием дрожжевой тест-системы был проведён скрининг плазмидной библиотеки кДНК человека. Было проанализировано 91 тыс. индивидуальных трансформантов и отобрано 45, демонстрирующих рост на селективной среде. Из полученных трансформантов выделена плазмидная ДНК и проведено секвенирование. Полученные данные показали, что встречаются как последовательности, кодирующие полноразмерные белки, так и отдельные участки белков. Всего в ходе этапа выявлено 13 различных потенциальных амилоидогенных белков человека.
- Для отдельных белков, выявленных в скрининге, подтверждены амилоидные свойства in vivo и in vitro.
- Показано, что некоторые специализированные структуры оболочки яйца плодовой мушки Drosophila melanogaster содержат сеть амилоидных фибрилл. Эта сеть образована белком эндохориона - s36. Установлено, что белок s36 колокализуется в микропиле, дорсальных придатках и столбах. Фибриллы s36, полученные из яиц, демонстрируют амилоидные свойства. Отсутствие амилоидных фибрилл s36 в яичной оболочке нарушает морфологию эндохориона и блокирует развитие микропиля, дорсальных придатков и столбов, что приводит к стерильности. Полученные нами данные впервые демонстрируют, что амилоидные фибриллы необходимы для модуляции морфогенеза. Сделано предположение, что прикрепление клеток фолликула к внеклеточным фибриллам s36 запускает сигналы, позволяющие последующие клеточные деления, необходимые для формирования специализированных структур яичной оболочки.
- Получены данные о влиянии агрегации изоформы 5 белка PHC3 на экспрессию ряда генов в клетках человека линии HEK293T. Продукция и последующая агрегация белка приводила к изменению в экспрессии 2427 генов, среди которых 53 гена показали более чем двукратное изменение уровня экспрессии. Установлено, что в клетках, продуцирующих PHC3(5), активирована протеасомная деградация неправильно свернутых агрегатов. Также в анализе изменялась экспрессия генов, связанных с регуляцией клеточного цикла, сегрегацией сестринских хроматид и ядерным делением, что указывает на то, что эффект агрегирования укороченных изоформ PHC3 может влиять на регуляцию клеточного цикла и деление клеток. Выдвинута гипотеза о том, что амилоидогенез белка PHC3 можно рассматривать в качестве фактора, регулирующего укладку хроматина.

Поиск и анализ генетических факторов, влияющих на агрегацию белка PrP
- Получена библиотека мутантных вариантов гена Prnp мыши. Используя полученную библиотеку и дрожжевую модель, проведён скрининг более 20 тыс последовательностей. Выявлены мутации в PrP, усиливающие (наследственные мутации) или блокирующие его агрегацию.

Изучение влияния цис- и трансдействующих факторов на агрегацию белков
- Показано, что белок PrP не может служить конформационной матрицей для агрегации обогащённых аспарагином и глутамином прионогенных белков.
- Проверена гипотеза о том, что белок PrP является универсальным акцептором амилоидов. Полученные нами данные не подтвердили предположение, высказанное в ряде работ о том, что PrP является универсальным акцептором амилоидогенных белков способствуя их агрегации.

Изучение механизмов формирования биоконденсатов на модели дрожжевого белка Sup35
- Были исследованы механизмы образования биоконденсатов белком Sup35 при гиперосмотическом шоке и снижении цитоплазматического pH. Установлено, что на логарифмической и стационарной стадиях роста дрожжевой культуры снижение цитоплазматического pH не приводит к увеличению доли клеток с биоконденсатами. Сделано предположение, что образование биоконденсатов Sup35NM регулируется не снижением цитоплазматического рН, а наличием глюкозы в среде или увеличением колличества продукции белка.
- Показано, что концентрация влияет на фазовую сепарацию белка Sup35NM. Используя умеренную продукцию Sup35MM, показано, что количество биоконденсатов Sup35NM даже без стрессовых воздействий возрастает с 1,34% на логарифмической стадии до 5,90% на 24 часах роста культуры, а количество целевого белка без стрессовых воздействий возрастает в 4 раза. Таким образом, мы наблюдали корреляцию между количеством белка и долей клеток с конденсатами. Эта корреляция, однако, не может объяснить резкое увеличение образования биоконденсатов при стрессовых воздействиях (инкубации в буферах рН 5,0, рН 7,0, гиперосмотическом шоке). Резкое увеличение образования биоконденсатов можно объяснить повышением локальной концентрации белка в клетке вследствие уменьшения объема клетки при гиперосмотическом шоке.

Разработка новых подходов к неинвазивной генетической и биохимической диагностике амилоидозов человека.
- Собрана аннотированная коллекция образцов мочи от 52 пациентов с нефропатиями различной этиологии. Для каждого образца была получена сопутствующая информация: предварительный диагноз о типе нефропатии, концентрация белка в моче, пол, раса, наличие данных по биопсии почечной ткани, возраст, вес, рост, индекс массы тела, скорость клубочковой фильтрации, суточная потеря белка, наличие у пациента артериальной гипертензии, сахарного диабета и сердечно-сосудистых заболеваний.
- Была продемонстрирована способность к конгофиилии мочи, собранной у пациентов с различными типами ренальных амилоидозов, а также с различными нефропатиями не амилоидного типа.
- Используя метод протеомного анализа амилоидов в сочетании с масс-спектрометрией, были выявлены несколько кандидатов в амилоиды, агрегация которых может быть связана с конгофилией. Основным кандидатом из этих белов является сLC-IgK (легкая константная цепь иммуноглобулина каппа).
- Для детекции амилоидной формы белка сLC-IgK в биологических жидкостях у пациентов с ренальными амилоидозами была апробирована методика PMCA. Данная методика даёт возможность детектировать малые количества амилоидных агрегатов сLC-IgK.

Молекулярно-генетические характеристики последствий нарушения терминации трансляции.
- Установлено, что при трансляции транскрипта, содержащего преждевременный стоп-кодон в гене SUP35, в результате нонсенс-супрессии, возникающей из-за уменьшения содержания белка Sup35, может происходить подстановка ошибочной аминокислоты вместо стоп-кодона, в результате которого синтезируется полноразмерный белок Sup35, превосходящий по своим свойствам белок дикого типа.
- Показано, что жизнеспособность клеток S. cerevisiae при совмещении в них нонсенсмутаций в гене SUP35 и приона [PSI+] зависит от того, прошли ли они до этого адаптацию в присутствии только мутантных аллелей sup35.
- Продемонстрировано, что нонсенс-мутации в гене SUP35 могут приводить к изменению свойств или потере приона [PSI+] за счет образования укороченных белков Sup35, которые включаются в агрегаты предсуществующего приона, а также из-за снижения количества полноразмерного белка Sup35 в клетке.

Роль агрегации и ко-агрегации белков в развитии патологий нервной системы
- Разработан биоинформатический алгоритм AmyloComp, позволяющий предсказывать ко-агрегацию гетерологичных амилоидов.