Молекулярная биология
Журнал "Молекулярная биология" освещает проблемы молекулярной, клеточной и компьютерной биологии, включая структурную и функциональную геномику, транскриптомику, протеомику, биоинформатику, биомедицину, молекулярную энзимологию, молекулярную вирусологию и иммунологию, теоретические основы биотехнологии, физику и физическую химию белков и нуклеиновых кислот, касается проблем молекулярной эволюции.
Свидетельство о регистрации СМИ: № 0110239 от 08.02.1993
Журнал "Молекулярная биология" публикует обзоры, мини-обзоры, экспериментальные и теоретические работы, рецензии и хронику. Публикуются тематические номера, посвященные наиболее быстро развивающимся областям физико-химической биологии.
Авторы журнала - ученые России и других стран мира.
Учредитель
- Российская Академия наук
Главный редактор
- Макаров Александр Александрович, академик РАН, доктор биологических наук
Периодичность / доступ
6 выпусков в год / подписка
Входит в
Белый список (3 уровень), перечень ВАК, РИНЦ, Scopus
Журнал включен в библиографические базы данных Science Citation Index Expanded (SciSearch), Journal Citation Reports/Science Edition, SCOPUS, Chemical Abstracts Service (CAS), Google Scholar, EBSCO Discovery Service, CSA, CAB International, Academic OneFile, Academic Search, AGRICOLA, Biological Abstracts, Biological and Agricultural Index, BIOSIS, CAB Abstracts, CSA Environmental Sciences, EMBiology, Expanded Academic, Global Health, Health Reference Center Academic, Highbeam, INIS Atomindex, OCLC, OmniFile, Science Select, SCImago, Summon by ProQuest, Zoological Record, Microbiology Abstracts Section B: Health & Safety Science Abstracts, Virology and AIDS Abstracts, в список научных журналов ВАК Минобрнауки России.
Текущий выпуск
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 59, № 5 (2025)
ОБЗОРЫ
Аналоги и конъюгаты природных пролин-аргинин-богатых антимикробных пептидов: приближение к практическому использованию?
Аннотация
Антимикробные пептиды, в частности обогащенные пролином и аргинином катионные антимикробные пептиды (ПА-АМП), привлекают внимание исследователей в качестве соединений, на основе которых могут быть созданы антибактериальные препараты нового поколения. Этот интерес вызван способностью ПА-АМП действовать на бактерии, резистентные к антибиотикам, уникальным механизмом их действия, связанным с воздействием на бактериальные рибосомы и ингибированием синтеза белков, широким спектром активности в отношении грамотрицательных бактерий, низкой скоростью возникновения у бактерий резистентности к ПА-АМП, а также возможностью относительно легко модифицировать их структуру. Однако применение ПА-АМП сдерживается их протеолитической деградацией в биологических средах, недостаточно широким спектром активности в отношении грамположительных бактерий, возможным возникновением резистентности к ним у бактерий, а также токсическими эффектами, обусловленными взаимодействием ПА-АМП с некоторыми компонентами клеток эукариотических организмов. Один из путей преодоления этих недостатков заключается в изменении структуры ПА-АМП посредством их модификации, а также конъюгирования с другими молекулами. В обзоре рассмотрены аналоги и конъюгаты ПА-АМП, сведения о которых опубликованы за последние годы, способы модификации ПА-АМП; проанализированы новые свойства соединений, полученных на основе ПА-АМП, в свете перспективы создания антибактериальных агентов.
Молекулярная биология. 2025;59(5):679-725
679-725
ИНГИБИТОРЫ ЦИНК-ЗАВИСИМЫХ ГИСТОНДЕАЦЕТИЛАЗ (HDAC): ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ, СТРУКТУРА ФАРМАКОФОРА И МЕТОДЫ ТЕСТИРОВАНИЯ ДЕАЦИЛАЗНОЙ АКТИВНОСТИ
Аннотация
В 1976 году среди метаболитов бактерии Streptomyces hygroscopicus был найден противогрибковый гидроксамовый антибиотик трихостатин А (TSA). Потребовалось 14 лет, чтобы выяснить, что TSA ингибирует активность гистондеацетилаз (HDAC) и влияет тем самым на пролиферацию и дифференцировку клеток млекопитающих. К 2015 году была создана единая база данных, содержащая структуры около 1050 синтетических и 400 природных ингибиторов HDAC. В настоящее время пять ингибиторов HDAC разрешены к применению в качестве противоопухолевых средств и еще десятки соединений проходят клинические испытания. Однако внедрение новых препаратов сильно тормозится многонаправленностью их действия и тяжестью побочных эффектов. Для преодоления этих проблем необходимы новые стратегии, включая разработку ингибиторов, нацеленных на определенный класс HDAC. В представленном обзоре обсуждаются не только важнейшие характеристики HDAC и их природных ингибиторов, рассматриваются также современные подходы к дизайну селективных ингибиторов HDAC и методы, применяемые для их тестирования.
Молекулярная биология. 2025;59(5):726-750
726-750
Генетические аспекты применения тканеинженерных конструкций при регенеративной терапии в кардиологии: аналитический обзор
Аннотация
Традиционные методы лечения и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) не всегда эффективны, особенно при тяжелых поражениях миокарда. Одно из перспективных направлений лечения патологий сердца – клеточная трансплантология с использованием тканеинженерных конструктов из аллогенных стволовых клеток, например клеточных пластов. Успех клеточной терапии во многом зависит от выраженности местных воспалительных реакций, активности ангиогенеза, устойчивости клеток трансплантата к гипоксии и апоптозу, а также от продуцирования ими внеклеточного матрикса. Ассоциированные с ССЗ однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) в генах, которые участвуют в перечисленных процессах, могут служить маркерами генетически обусловленной дисфункции этих генов при работе сердечно-сосудистой системы и использоваться для прогнозирования эффективности применения тканеинженерных конструктов для терапии заболеваний сердца. Обзор посвящен систематизации информации, позволяющей сформировать панель таких SNP и проанализировать ее. Мы идентифицировали семь генов, лежащих на пересечении сигнальных путей, ключевых для выживаемости клеточных конструктов: VEGFA, TGFB1, FN1, IL6R, ITIH4, NRP1 и CDH13, ‒ и выбрали SNP rs998584, rs8108632, rs1250259, rs6689306, rs77347777, rs75082222 и rs6565060, которые расположены в области этих генов и ассоциированы с ССЗ по данным полногеномного поиска ассоциации (GWAS). Из этих полиморфизмов может быть составлена минимальная панель для поиска их ассоциации с эффективностью клеточной терапии заболеваний сердца.
Молекулярная биология. 2025;59(5):751-767
751-767
ГЕНОМИКА. ТРАНСКРИПТОМИКА
Локализованная база GTEx и ее возможное применение в биомедицинских исследованиях
Аннотация
Эффективный анализ больших объемов транскриптомных данных требует быстрого и простого доступа к исходным данным определения экспрессии генов. В нашей работе локализованы данные, полученные при изучении экспрессии более 50000 генов в 54 тканях примерно у 1000 человек из системы GTEx, создан простой в работе интерфейс доступа, отбора и фильтрации этих данных. Пользуясь возможностями локализованной системы, мы отобрали cемь генов “домашнего хозяйства” с высокой стабильностью экспрессии, исследовали изменение количества и активности тучных клеток в большеберцовой артерии при старении, изучили изменения компонентов кишечного барьера и состояния мукозального иммунитета в пожилом возрасте в связи с повышенной частотой встречаемости язвенного колита после 60 лет. Показана применимость локализованной базы GTEx в различных биологических и медицинских проектах и исследованиях.
Молекулярная биология. 2025;59(5):768-792
768-792
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ
Пространственная организация хроматина промоторной области гена ZEB1 в клетках протоковой аденокарциномы поджелудочной железы
Аннотация
Протоковая аденокарцинома поджелудочной железы (Pancreatic Ductal AdenoCarcinoma, PDAC) является одной из наиболее устойчивых к терапии опухолей. Культуры клеток, происходящих из разных стадий развития PDAC, различаются уровнем экспрессии ряда транскрипционных факторов. В частности, низкодифференцированные высокозлокачественные клетки PDAC отличаются повышенной экспрессией гена ZEB1, кодирующего многофункциональный фактор транскрипции ZEB1, один из основных регуляторов эпителиально-мезенхимального перехода. Методом циркулярной идентификации конформации хромосомы (Circular chromosome conformation capture, 4C) мы изучали пространственную организацию хроматина, включающего регуляторные области гена ZEB1, в высокодифференцированных клетках PDAC линии Capan2 с низким уровнем экспрессии ZEB1 и в низкодифференцированных клетках PDAC линии MIA PaCa2 c высоким уровнем экспрессии этого гена и сравнивали ее с организацией хроматина гена KLF5. Число и распределение контактов регуляторной области ZEB1 с другими областями хроматина сходны в этих типах клеток и существенно отличаются от распределения контактов регуляторной области ранее изученного нами гена KLF5. В клетках Capan2 контакты регуляторной области гена ZEB1 предпочтительно располагаются в районах с повышенным уровнем модификации H3K27ac, тогда как в клетках MIA PaCa2 эти контакты находятся в районах с пониженным уровнем модификации H3K27ac. Следовательно, вероятность контакта удаленных областей хроматина определяется в первую очередь не степенью открытости/активности хроматина данной области. Для объяснения полученных данных мы предположили, что основным регулятором уровня транскрипции гена ZEB1 в исследованных клетках является транскрипционный репрессор, тогда как в случае гена KLF5 таким регулятором служит транскрипционный активатор. По ряду свойств одним из возможных кандидатов на роль этого репрессора может быть продукт гена ZNF438. Кроме того, нами охарактеризован ряд контактирующих с промотором ZEB1 областей, специфичных для клеток MIA PaCa2 и содержащих потенциальные регуляторы активности этого гена.
Молекулярная биология. 2025;59(5):793-809
793-809
Амидотиазольные производные (+)-усниновой кислоты эффективно ингибируют TDP1 и сенсибилизируют опухолевые клетки к действию топотекана
Аннотация
Фермент репарации ДНК тирозил-ДНК-фосфодиэстераза-1 (TDP1) удаляет различные аддукты с 3’-конца ДНК, в том числе образованные под действием противоопухолевых химиопрепаратов, в связи с чем его рассматривают в качестве важной терапевтической мишени. Ранее мы исследовали ингибиторы TDP1 как сенсибилизаторы противоопухолевого препарата топотекана. Теперь нами показано, что производные усниновой кислоты, содержащие тиазольное кольцо с амидным линкером, оказывают ингибирующее действие на TDP1 в микромолярных и субмикромолярных концентрациях. Кроме того, установлено, что соединение-лидер OL11-119, (R)-N-[4-(8-ацетил-1,3,7-тригидрокси-2,9a-диметил-9-оксо-9,9a-дигидродибензо[b,d]фуран-4-ил)тиазол-2-ил]-4-бромбензамид, в нетоксичной концентрации усиливает гибель опухолевых клеток, вызванную топотеканом. Проведен молекулярный докинг соединения OL11-119 и его аналога с гидразоновым линкером ‒ OL9-119, ранее идентифицированного нами эффективного ингибитора TDP1. Показано, что энергия связывания тиазольного производного усниновой кислоты с гидразоновым линкером, OL9-119, в активном сайте фермента ниже, чем аналога с амидным линкером, OL11-119, что коррелирует с лучшей активностью OL9-119 как ингибитора TDP1.
Молекулярная биология. 2025;59(5):810-820
810-820
Координированная экспрессия и метилирование микроРНК: роль в общих биологических процессах и сигнальных путях при раке молочной железы
Аннотация
Рак молочной железы (РМЖ) продолжает оставаться одной из основных причин онкологической смертности среди женщин, и изучение эпигенетических механизмов при этом заболевании представляет собой важную проблему. В настоящем исследовании проанализированы уровни экспрессии 8 миРНК (miR-125b-5p, -127-5p, -129-5p, -132-3p, -148a-3p, -193a-5p, -24-2-5p, -34b-3p) и метилирование промоторных регионов генов 7 миРНК на представительной выборке из 40 и 70 парных образцов опухолевой и нормальной ткани РМЖ соответственно. Показано гиперметилирование промоторных регионов 7 генов и статистически значимое снижение уровней экспрессии 8 миРНК в опухоли. Для трех генов (MIR125B-1, MIR129-2, MIR148A) выявлены обратные зависимости между метилированием и экспрессией (rs < –0.5), что указывает на их возможную эпигенетическую регуляцию. Для 7 попарных сочетаний миРНК выявлены статистически значимые положительные корреляции уровней экспрессии, что позволяет предполагать их согласованное функционирование. Действительно, для пар miR-127-5p/miR-125b-5p, miR-148a-3p/miR-125b-5p, miR-148a-3p/miR-132-3p, miR-34b-3p/miR-193a-5p выявлены общие мРНК-мишени и вовлеченность в биологические процессы, включая пути, связанные с эпигенетической регуляцией, пролиферацией и метастазированием. Регуляторная сеть миРНК–мРНК, построенная с участием DNMTs и EZH2, подчеркивает их потенциальную роль в прогрессии РМЖ и демонстрирует диагностическую и прогностическую значимость.
Молекулярная биология. 2025;59(5):821-834
821-834
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ БИОПОЛИМЕРОВ И ИХ КОМПЛЕКСОВ
Субстратная специфичность пурин-нуклеозидфосфорилазы E. coli в реакциях фосфоролиза пуриновых рибонуклеозидов, содержащих циклический терпеновый фрагмент
Аннотация
Пурин-нуклеозидфосфорилаза Escherichia coli (ПНФ E. coli) является модельным ферментом для изучения метаболизма и устойчивости биологически активных нуклеозидов в клетке. В представленной работе изучали субстратную специфичность ПНФ E. coli в реакциях фосфоролитического расщепления гликозидной связи в производных аденозина, содержащих циклический терпеновый фрагмент, как предшественников биологически активных производных пурина. Получен ряд N6-терпензамещенных производных аденозина с различной структурой углеводородного заместителя. Путем измерения кинетических параметров реакции фосфоролиза показано, что производные аденозина, содержащие бициклический углеводородный фрагмент, эффективнее связываются с ферментом, чем их моноциклические производные. Полученные результаты позволяют в мягких условиях получать новые производные пурина, содержащие липофильный терпеновый остаток.
Молекулярная биология. 2025;59(5):835-844
835-844
БИОИНФОРМАТИКА
GeneLens: Python-пакет, реализующий методы Монте-Карло машинного обучения и сетевого анализа для поиска биомаркеров и функциональной аннотации генов
Аннотация
Представлен Python-пакет GeneLens для комплексного анализа дифференциально экспрессирующихся генов и поиска биомаркеров. Основу пакета составляют два модуля: FSelector для идентификации биомаркеров через симуляции Монте-Карло L1-регуляризованных моделей и NetAnalyzer для предсказания функций отобранного набора генов на основе топологии сетей белок-белковых взаимодействий их продуктов. Методология FSelector включает: (1) автоматизированный отбор генов в итеративной процедуре бутстреп-семплирования; (2) расчет весов значимости генов с учетом ROC-AUC-моделей и их количества в симуляциях; (3) адаптивный порог отсечки для редуцирования признакового пространства. NetAnalyzer реализует анализ обогащения биологических путей с интеграцией весов значимости из FSelector. GeneLens, реализованный как PIP-модуль, предоставляет стандартизированные алгоритмы применения методов машинного обучения и сетевого анализа в исследованиях дифференциальной экспрессии генов, а также возможность автоматического подбора гиперпараметров моделей и инструменты визуализации результатов.
Молекулярная биология. 2025;59(5):845-854
845-854
ПРОТЕОМИКА
Предсказание новых сайтов N -ацетилирования в протеоме человека на основе молекулярных дескрипторов множественных атомных окрестностей
Аннотация
Nε-ацетилирование лизина относится к общераспространенным процессам посттрансляционной модификации белка. В результате реакции между ε-аминогруппой боковой цепи лизина и активированным ацетилом образуется амидная связь, что приводит к изменению заряда белка в области сайта модификации. Интерес к изучению таких сайтов объясняется влиянием Nε-ацетилирования остатков лизина на регуляцию клеточной активности, нарушение которой может приводить к возникновению патологических состояний. Кроме того, предсказание сайтов Nε-ацетилирования остатка лизина служит инструментом при планировании эксперимента в современной протеомике, поскольку наличие прогноза позволяет упростить выбор стратегии протеолиза, интерпретацию спорных масс-спектров и подбор протеотипических пептидов. В работе представлен новый подход к предсказанию сайтов Nε-ацетилирования остатков лизина в белках человека с помощью методов машинного обучения. Особенностью подхода является использование структурных формул пептидов, содержащих потенциальный сайт Nε-ацетилирования, и их описание в виде дескрипторов многоуровневых атомных окрестностей (Multilevel Neighborhoods of Atoms, MNA). Такие дескрипторы рекурсивно генерируются для каждого атома молекулы. Дескриптором нулевого уровня считается сам атом, первого уровня – сам атом, а также все атомы, расположенные через одну связь от него, и так далее. Классификационные модели для предсказания сайтов Nε-ацетилирования остатков лизина были созданы с помощью разработанной ранее программы MultiPASS на основе анализа более чем 23 000 сайтов из базы данных PhosphoSitePlus. Лучшая модель была получена при длине пептида 35 аминокислотных остатков и использовании 9 уровня MNA-дескрипторов. При пятикратной кросс-валидации показатели чувствительности, специфичности и ROC-AUC разработанной модели составили 0.71, 0.74 и 0.82. Модель позволила выявить 1 136 ранее неизвестных потенциальных сайтов в 418 белках референсного протеома человека при пороге разделения классов, выраженном в виде разности вероятностей принадлежности сайта к положительному (Pa) и отрицательному (Pi) классам, (Pa – Pi) ≥ 0.7. Полученные данные могут служить основой для дальнейших протеомных исследований, направленных на идентификацию и функциональную аннотацию новых сайтов Nε-ацетилирования лизина в белках человека.
Молекулярная биология. 2025;59(5):855-870
855-870