Лаборатория регуляции экспрессии генов мобильных элементов прокариот | Институт молекулярной генетики РАН

Список сотрудников

Северинов К.В., д.б.н., зав. лаб.;
Метлицкая А.З., к.б.н., с.н.с.;
Савицкая Е.Е., к.б.н., с.н.с.;
Шкундина И.С., к.б.н., н.с.;
Новикова М.В., к.б.н., н.с.;
Гиляров Д.А., к.б.н., н.с.; 
Дубилей С.А. к.б.н., н.с.;
Тихонов А.А., к.б.н., н.с.;
Климук Е.И., к.б.н., м.н.с.;
Воронцова Д.Н., м.н.с.;
Лопатина А.В., аспирант, м.н.с.;
Лавыш Д.Г., аспирант, инженер-исследователь

   
   

Основные направления исследований

  1. бактериальные токсины – микроцины
  2. молекулярные машины – ДНК-гиразы и РНК-полимеразы
  3. системы иммунитета бактерий CRISPR
  4. вирусы бактерий – бактериофаги

Группа c аналогичным названием была создана в 2005 г., в 2012 г. она стала лабораторией. 
 

   
   

Основные достижения

- Установлен молекулярный механизм действия микроцина С. На основе микроцина С разработано семейство синтетических антибактериальных соединений, ингибирующих различные аминоацил-тРНК синтетазы бактерий. Биоинформатическими методами предсказаны опероны биосинтеза гомологов микроцина С в различных бактериях.
- Определены полные геномные последовательности нескольких фагов E. coli и Thermus aquaticus. Проанализированы стратегии экспрессии генов этих и ряда других фагов. Идентифицирован ряд новых факторов транскрипции и cis-регуляторных элементов.
- Исследованы механизмы интерференции и адаптации у E. coli, а также изучены разнообразие и динамика изменений CRISPR кассет у E. coli, как современных, так и из палеоматериала.
- Создана in vitro система синтеза ТОММ (тиазол-оксазол модифицированных микроцинов) с использованием ферментативной системы микроцина B. Изучена субстратная специфичность и возможное использование синтетазы микроцина B для получения разнообразных ТОММ и искусственных биологически активных веществ. Показано, что протеазы Tld (отрезание лидерного пептида от промикроцина B производится протеазами TldDE) разрезают только пептид, обладающий сформированными гетероциклами. 
    
    

Основные публикации

  1. Novikova, M., Metlitskaya, A., Datsenko, K., Kazakov, T., Kazakov, A., Wanner, B., and Severinov, K. (2007) The E. coli Yej ABC transporter is required for the uptake of translation inhibitor microcin C. J. Bacteriol., 189, 8361-8365.
  2. Stepanova, E., Lee, J., Ozerova, M., Semenova, E., Datsenko, K., Wanner, B., Severinov, K., and Borukhov, S. (2007) Analysis of promoter targets for E. coli transcription elongation factor GreA in vivo and in vitro. J. Bacteriol., 189, 8772-8785.
  3. Yuzenkova, Y., Zenkin, N., and Severinov, K. (2008) Mapping of RNA polymerase residues that interact with bacteriophage Xp10 transcription antitermination factor p7. J. Mol. Biol., 375, 29-35.
  4. Westblade, L., Minakhin, L., Kuznedelov, K., Tackett, A., Chang, E., Mooney, R., Vvedenskaya, I., Wang, Q., Fenyo, D., Rout, M., Landick, R., Chait, B., Severinov, K., and Darst, S. A. (2008) Rapid isolation and identification of bacteriophage T4-encoded modifications of Escherichia coli RNA polymerase: a generic method to study bacteriophage/host interactions. J. Proteome Res., 7, 1244-1250.
  5. Savalia, D., Westblade, L., Goel, M., Florens, L., Kemp, P., Akulenko, N., Pavlova, O., Washburn, M. P., Ackermann, H.-W., Mushegian, A., Gabisonia, T., Molineux, I., and Severinov, K. (2008) Genomic and proteomic analysis of phi32, a novel E. coli phage. J. Mol. Biol., 377, 774-789.
  6. Kazakov, T., Vondenhoff, G. H., Novikova, M., Datsenko, K., Wanner, B., and Severinov, K. (2008) E. coli peptidases A, B, or N can process translation inhibitor Microcin C. J. Bacteriol., 190, 2607-2610.
  7. Metlitskaya, A., Kazakov, T., Vondenhoff, G. H., Novikova, M., Semenova, E., Shashkov, A., Zaitseva, N., Ramensky, V., and Severinov, K. (2009) Maturation of translation inhibitor microcin C. J. Bacteriol., 191, 2380-2387.
  8. Bogdanova, E., Zakharova, M., Streeter, S., Taylor, J., Heyduk, T., Kneale, G., and Severinov, K. (2009) Transcription regulation of the Esp1396I restriction-modification system. Nucl. Acids Res., 37, 3354-3366.
  9. Semenova, E., Nagornykh, M., Pyatnitskiy, M., Artamonova, I., and Severinov, K. (2009) Analysis of CRISPR system function in plant pathogen Xanthomonas oryzae. FEMS Microbiol. Letts., 296, 110-116.
  10. Protsenko, A., Zakharova, M., Nagornykh, M., Solonin, A., and Severinov, K. (2009) Transcription regulation of restriction-modification system Ecl18kI. Nucl. Acids Res., 37, 5322-5330.
  11. Van de Vijver, P., Vondenhoff, G. H. M., Kazakov, T., Semenova, E., Kuznedelov, K., Metlitskaya, A., Van Aerschot, A., and Severinov, K. (2009) Synthetic Microcin C analogs targeting different aminoacyl-tRNA synthetases. J. Bacteriol., 191, 6273-6280.
  12. Cámara, B., Liu, M., Reynolds, J., Shadrin, A., Liu, B., Kwok, K., Simpson, P., Weinzierl, R., Severinov, K., Cota, E., Matthews, S., and Wigneshweraraj, S. R. (2010) T7 Phage protein Gp2 inhibits the Escherichia coli RNA polymerase by antagonizing stable DNA strand-separation near the transcription start site. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 107, 2247-2252.
  13. Novikova, M., Kazakov, T., Vondenhoff, G. H. Semenova, E., Datsenko, K., Metlytskaya, A., Rozenski, J., Zukher, I., Van Aerschot, A., and Severinov, K. (2010) The product of the mccE gene provides resistance to translation inhibitor Microcin C by acetylating processed Microcin C. J. Biol. Chem., 285, 12662-12669.
  14. Gilmore, J. M., Bieber Urbauer, R. J., Minakhin, L., Akoev, V., Zolkiewski, M., Severinov, K., and Urbauer, J. L. (2010) Determinants of affinity and activity of the anti-sigma factor AsiA. Biochemistry, 49, 6143-6154.
  15. Savalia, D., Nechaev, S., Robins, R., Molineux, I., and Severinov, К. (2010) On the role of host RNA polymerase inhibitor gp2 in phage T7 development. J. Mol. Biol., 402, 118-126.
  16. Pougach, K., Semenova, E., Bogdanova, E., Datsenko, K.A., Djordjevic, M., Wanner, B. L., and Severinov, K. (2010) Transcription, transcript processing and function of E. coli CRISPR locus. Mol. Microbiol., 77, 1367-1379.
  17. Enikeeva, F. N., Severinov, K., and Gelfand, M. S. (2010) Restriction-modification systems and bacteriophage invasion: who wins? J. Theor. Biol., 266, 550-559.
  18. Tikhonov A., Kazakov, T., Semenova, E, Vondenhoff, G. H., Van Aerschot, V., and Severinov, K. (2010) Molecular mechanism of microcin C resistance due to the function of the MccF peptidase. J. Biol. Chem., 285, 37944-37952.
  19. Berdygulova, Z., Westblade, L. F., Florens, L., Chait, B. T., Ramanculov, E., Washburn, M. P., Darst, S. A., Severinov, K., and Minakhin, L. (2011) Temporal regulation of gene expression of the Thermus thermophilus bacteriophage P23-45. J. Mol. Biol., 405, 125-142.
  20. Cámara, B., Sheppard, C., Shadrin, A., Akulenko, N., Liu, M., Severinov, K., Cota, E., Matthews, S., and Wigneshweraraj, S. R. (2011) Inhibition of Escherichia coli RNAp by T7 Gp2 protein: Role of negatively charged strip of amino acid residues in Gp2. J. Mol. Biol., 407, 623-632.
  21. Agarwal, V., Metlytskaya, A., Severinov, K., and Nair, S. K. (2011) Structural basis for Microcin C7 inactivation by the acetyltransferase domain of MccE. J. Biol. Chem., 286, 21295-21303.
  22. Semenova, E., Jore, M. M., Datsenko, K. A., Semenova, A., Westra, E. R., Wanner, B. L., van der Oost, J., Brouns, S. J. J., and Severinov, K. (2011) A crRNA seed sequence governs CRISPR interference. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 108, 10098-10103.
  23. Mekler, V., Minakhin, L., and Severinov K. (2011) On the role of downstream RNA polymerase-promoter interactions in formation of transcription initiation complex. J. Biol. Chem., 286, 22600-22608.
  24. Vondenhoff, G. H. M., Blanchaert, B., Geboers, S., Kazakov, T. S., Severinov, K., and Van Aerschot, A. (2011) Synthesis and evaluation of Microcin C analogues containing various peptide chains. J. Bacteriol., 193, 3618-3623.
  25. Ghilarov, D., Serebryakova, M., Shkundina, I., and Severinov, K. (2011) A major portion of microcin B17 undergoes an N,O-peptidyl shift during synthesis. J. Biol. Chem., 286, 26308-26318.
  26. Vondenhoff, G. H. M., Dubiley, S., Severinov, K., Lescrinier E., Rozenski, J., and Van Aerschot, A. (2011) Extended targeting potential and improved synthesis of Microcin C analogues as antibacterials. Bioorg. & Med. Chem., 19, 5462-5467.
  27. Mekler, V., Minakhin, L., Sheppard, C., Wigneshweraraj, S., and Severinov, K. (2011) Molecular mechanism of transcription inhibition by phage T7 gp2 protein. J. Mol. Biol., 413, 1016-1027.
  28. Serebryakova M.V., Demina I.A., Galyamina M.A., Kondratov I.G., Ladygina V.G., Govorun V.M. The acylation state of surface lipoproteins of mollicute Acholeplasma laidlawii. // J. Biol. Chem. 2011, V. 286, P. 22769-22776.
  29. Pavlova, O., Lavysh, D., Klimuk, E., Djordjevic, M., Ravcheev, D. A., Gelfand, M. S., Severinov, K., and Akulenko, N. (2012) Temporal regulation of gene expression of the Escherichia coli bacteriophage phiEco32. J. Mol. Biol., 416, 389-399.
  30. Berdygulova, Z., Esyunina, D., Miropolskaya, N., Mukhamedyarov, D., Kuznedelov, K., Nickels, B., Severinov, K., Kulbachinskiy, A., and Minakhin, L. (2012) The gp39 protein of phage P23-45 is a transcription antiterminator that acts by suppressing pausing by Thermus thermophilus RNA polymerase. Nucleic Acids Res., 40(9), 4052-63.
  31. Agarwal, V., Tikhonov, A., Metlytskaya, A., Severinov, K., and Nair, S. (2012) Structure and function of a serine carboxypeptidase adapted for degradation of the protein synthesis inhibitor Microcin C7. Proc Natl Acad Sci USA., 109(12), 4425-30.
  32. Westra, E.R., van Erp, P.B., Wong, S.P., Kunne, T., Staals, R., Seegers, C.L., Bollen, S., Jore, M.M., de Vos, W.M., Dame, R.T., de Vries, R., Semenova, E., Severinov, K., Brouns, S., van der Oost, J. (2012) CRISPR immunity relies on the conservative binding and degradation of negatively supercoiled invader DNA by Cascade and Cas3. Mol Cell.; 46(5), 595-605.
  33. Datsenko, KA, Pougach, K, Tikhonov, A, Wanner, BL, Severinov, K, Semenova, E. (2012) Molecular memory of prior infections activates the CRISPR/Cas adaptive bacterial immunity system. Nat Commun., 3, 945.
  34. Nocek, B, Tikhonov,  A, Babnigg, G, Gu, M, Zhou, M, Makarova, KS, Vondenhoff, G, Van Aerschot, A, Kwon, K, Anderson, WF, Severinov, K, Joachimiak, A. (2012) Structural and functional characterization of microcin C resistance peptidase MccF from Bacillus anthracis. J Mol Biol., 420(4-5), 366-83.
  35. Djordjevic, M, Djordjevic, M, Severinov, K. (2012) CRISPR transcript processing: a mechanism for generating a large number of small interfering RNAs. Biol Direct., 7, 24
  36. Vondenhoff, GH, Gadakh, B, Severinov, K, Van Aerschot, A. (2012) Microcin C and albomycin analogues with aryl-tetrazole substituents as nucleobase isosters are selective inhibitors of bacterial aminoacyl tRNA synthetases but lack efficient uptake. Chembiochem., 13(13), 1959-69.
  37. James, E, Liu, M, Sheppard, C, Mekler, V, Cámara, B, Liu, B, Simpson, P, Cota, E, Severinov, K, Matthews, S, Wigneshweraraj, S. (2012) Structural and mechanistic basis for the inhibition of Escherichia coli RNA polymerase by T7 Gp2. Mol Cell., 47(5), 755-66.
  38. Shadrin, A, Sheppard, C, Severinov, K, Matthews, S, Wigneshweraraj, S. (2012) Substitutions in the Escherichia coli RNA polymerase inhibitor T7 Gp2 that allow inhibition of transcription when the primary interaction interface between Gp2 and RNA polymerase becomes compromised. Microbiology., 158(Pt 11), 2753-64.
  39. Mekler, V, Minakhin, L, Kuznedelov, K, Mukhamedyarov, D, Severinov, K. (2012) RNA polymerase-promoter interactions determining different stability of the Escherichia coli and Thermus aquaticus transcription initiation complexes. Nucleic Acids Res., 40(22), 11352-62.
  40. Shadrin, A, Sheppard, C, Savalia, D, Severinov, K, Wigneshweraraj, S. Overexpression of Escherichia coli udk mimics the absence of T7 Gp2 function and thereby abrogates successful infection by T7 phage. (2013) Microbiology., 159(Pt 2), 269-74.
  41. Klimuk, E, Akulenko, N, Makarova, KS, Ceyssens, PJ, Volchenkov, I, Lavigne, R, Severinov, K. (2013) Host RNA polymerase inhibitors encoded by ϕKMV-like phages of pseudomonas. Virology., 436(1), 67-74.