Применение компьютерных подходов в разработке новых методик визуализации тубулиновых полимеров для решения задач клеточной биологии и фармакологии
| Название НИОКТР | Применение компьютерных подходов в разработке новых методик визуализации тубулиновых полимеров для решения задач клеточной биологии и фармакологии |
|---|---|
| Аннотация | Микротрубочки — это полимерные структуры, состоящие из белка тубулина, которые выполняют множество критически важных функций в клетке. Они участвуют в поддержании клеточной формы, делении клеток, внутриклеточном транспорте и регуляции различных биохимических процессов. Важность микротрубочек как фармакологической мишени делает их объектом интереса в разработке противоопухолевых и других терапевтических препаратов. Однако понимание динамических и структурных изменений, связанных с процессами нуклеации, сборки и взаимодействия микротрубочек с низкомолекулярными веществами, затруднено из-за ограничений существующих методов визуализации и анализа. Цель данного проекта — разработка новых компьютерно-ассистированных подходов для детальной визуализации тубулиновых полимеров на различных стадиях их сборки и динамики. Для детекции формирования олигомеров тубулина малого размера на начальных стадиях сборки микротрубочек (или на финальных этапах их разрушения) будет разработан комбинированный подход, объединяющий метод броуновской динамики и флуоресцентную анизотропию. Метод броуновской динамики будет использован для моделирования эффектов полимеризации тубулина на коэффициенты вращательной диффузии олигомеров, что позволит количественно интерпретировать сигналы анизотропии флуоресценции. В качестве дополнительного подхода для визуализации малых олигомеров тубулина на начальных этапах формирования микротрубочек будет разработан метод на основе новейших достижений высокоскоростной атомно-силовой микроскопии, позволяющий визуализировать как малые олигомеры, так и целые микротрубочки, что особенно важно для понимания ранних этапов нуклеации (самозарождения) микротрубочек. Кроме того, для визуализации динамики целых микротрубочек в клетках и очищенных системах планируется разработать новые флуоресцентные зонды, которые будут связываться с поверхностью микротрубочек, не изменяя полимеризационные интерфейсы и, таким образом, сохраняя динамические характеристики микротрубочек. Для этого с помощью методов молекулярного моделирования, включая молекулярный докинг, фармакофорный поиск и метод конкурентного насыщения лигандом (SILCS), будут разработаны новые низкомолекулярные лиганды к поверхности микротрубочек. Разработка всех перечисленных методов исследования полимеров тубулина в значительной степени опирается на подходы компьютерного моделирования, включая методы броуновской динамики и виртуального поиска лигандов, а также автоматизированные алгоритмы для обработки изображений при анализе данных атомно-силовой микроскопии тубулиновых олигомеров и полимеров. Этот подход станет возможным благодаря использованию сверхвысокопроизводительных вычислительных ресурсов крупнейшего суперкомпьютерного центра коллективного пользования в России — суперкомпьютерного комплекса МГУ. Разработанные подходы будут протестированы на известных низкомолекулярных препаратах-модуляторах микротрубочек и затем применены для исследования эффектов недавно разработанных нашим коллективом новых низкомолекулярных ингибиторов тубулина на кинетику нуклеации микротрубочек в очищенной системе, а также для оценки параметров динамики микротрубочек в живых клетках. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | True |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 28000.0 |
| Дата начала | 2025-05-27 |
| Дата окончания | 2028-12-31 |
| Номер контракта | 25-74-20014 |
| Дата контракта | 2025-05-27 |
| Количество отчетов | 4 |
| УДК | 577.35 |
| Количество просмотров | 3 |
| Руководитель работы | Гудимчук Никита Борисович |
| Руководитель организации | Белокуров Владимир Викторович |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА" |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-11-18 05:50:01 UTC, 2025-11-18 05:50:01 UTC |
| ОКПД | Услуги, предоставляемые прочими научными и техническими консультантами, не включенными в другие группировки |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | микротрубочки; атомно-силовая микроскопия; биополимеры; тубулин; цитоскелет; поляризация флуоресценции |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 34.17.21 - Биофизика подвижности и цитоскелета |
| OECD | — |
| OESR | Биофизика |
| Приоритеты научно-технического развития | Отсутствует |
| Регистрационные номера | — |