Лаборатория протеомного анализа

Лаборатория протеомного анализа оснащена комплексом современного оборудования, позволяющего проводить исследования на всех уровнях клеточной организации — от генома и транскриптома до протеома, пептидома и секретома — в рамках единой научной структуры.

Исследования лаборатории охватывают как фундаментальные, так и прикладные задачи: молекулярную диагностику, иммуногеномику, поиск биомаркеров, разработку новых подходов к терапии и профилактике заболеваний. В лаборатории активно применяются методы высокопроизводительного секвенирования, масс-спектрометрии, иммунопептидомики и биоинформатического анализа.
I. Научные исследования
Изучение патогенеза болезни Крона
  • Исследование молекулярных механизмов формирования вирулентного фенотипа адгезивно-инвазивных штаммов Escherichia coli, выделенных у пациентов с болезнью Крона и вовлеченных в патогенез заболевания.
  • Создание и поддержание коллекции клинических изолятов Escherichia coli, полученных от пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника (болезнь Крона и язвенный колит).
  • Анализ структуры липополисахаридов адгезивно-инвазивных штаммов E. coli как ключевого фактора вирулентности.
  • Генетическая модификация штаммов E. coli путем нокаута и сверхэкспрессии таргетных генов с использованием систем редактирования pCas/pTarget и транспозонного мутагенеза.
  • Получение и исследование мышиной модели воспаления кишечника, вызванного инфекцией адгезивно-инвазивной кишечной палочки.
  • Разработка инструментов для полной и точной аннотации бактериальных геномов, применимых в протеогеномном профилировании клинических изолятов.
Исследование молекулярных механизмов адаптации микоплазм — патогенных бактерий человека и животных с редуцированным геномом
  • Изучение молекулярных механизмов фенотипической изменчивости условно-патогенного микроорганизма Mycoplasma hominis, ассоциированного с адаптацией к клетке хозяина.
  • Исследование потенциальных онкогенных свойств Mycoplasma hominis в контексте рака предстательной железы.
  • Иммунопептидомный анализ эукартиотичеких клеток, инфицированных Mycoplasma pneumoniae с целью разработки вакцины нового поколения.
II. Прикладные исследования и разработки
Разработка протоколов подготовки библиотек для высокопроизводительного секвенирования
  • Разработка быстрых и экономичных протоколов приготовления ДНК-библиотек для полногеномного секвенирования и генотипирования.
  • Создание универсального (видонезависимого) протокола нормализации РНК и подготовки кДНК-библиотек для транскриптомного анализа бактериальных и эукариотических клеток.
  • Разработка специализированных протоколов для профилирования репертуаров Т-клеточных рецепторов (TCR-seq) и иммуноглобулинов (IG-seq) в рамках задач иммуногеномики.
  • Оптимизация метода выделения внеклеточной ДНК (cfDNA) из плазмы крови, включая подготовку библиотек и анализ концевых участков молекул ДНК.
Разработка подходов для направленной белковой и генной инженерии
  • Получение и экспрессия моноклональных антител, применяемых для исследования иммунопептидома клеток человека и мышей.
  • Направленный дизайн и получение рекомбинантных белков для задач высокопроизводительного секвенирования и синтетической биологии.
  • Разработка методов массового и таргетного нокаута генов в лабораторных и клинических штаммах Escherichia coli с использованием современных инструментов генной инженерии.
Создание таргетных панелей для молекулярного профилирования солидных опухолей
  • Разработка биоинформатических методов для дизайна гибридизационных НК-зондов.
  • Разработка биоинформатического конвейра для анализа данных высокопроизводительного секвенирования с целью подбора персонализированной терапии.
  • Протеогеномное профилирование солидных опухолей с целью выявления новых диагностических и прогностических маркеров и их последующее включение в состав таргетной панели.
III. Коммерческие исследования и услуги
Лаборатория протеомного анализа проводит исследования на заказ, а также оказывает коммерческие услуги в области геномики и протеомики, включая биоинформатическую обработку данных и подготовку результатов к публикации.
Геномика и транскриптомика
  • Секвенирование полных геномов бактерий и эукариот (WGS)
  • Секвенирование экзомов и таргетных панелей (WES, TS)
  • РНК-секвенирование тотальной РНК и мРНК (RNAseq)
  • Профилирование T-клеточных рецепторов и иммуноглобулинов (TCR-seq; IG-seq)
  • Сборка и аннотация геномов и транскриптомов
  • Секвенирование ДНК из плазмы крови (cfDNA-seq)
  • Разработка протоколов секвенирования под запрос заказчика
  • Генотипирование методом секвенирования (low-pass WGS)
Протеомика и пептидомика
  • Подтверждение первичной последовательности и чистоты рекомбинантных белковых препаратов
  • Количественный анализ белков и пептидов в различных биологических жидкостях
  • Исследование протеомов бактерий и эукариот методами высокопроизводительной масс-спектрометрии и дифференциального двумерного гель-электрофореза
  • Определение происхождения и состава белковых и пептидных смесей
  • Дизайн и получение рекомбинантных белков
Основные достижения:

  • Собрана коллекция клинических изолятов Escherichia coli (E. coli) от пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника (язвенный колит и болезнь Крона), а также от здоровых людей.

  • Проведено полногеномное секвенирование и сравнительный анализ геномов 40 клинических изолятов E. coli, высеянных из кишечника больных с обострением болезни Крона (БК-изоляты), а также полученных из кала здоровых людей.

  • На основании сравнительного анализа адгезивно-инвазивной активности показано, что все изоляты, полученные от пациентов с болезнью Крона обладают адгезивно-инвазивным фенотипом, в отличие от лабораторных штаммов и изолятов E. coli от здоровых людей.

  • Обнаружено, что вирулентные свойства адгезивно-инвазивных штаммов E. coli, полученных от пациентов с болезнью Крона, зависят от источника углерода: пропионат натрия активирует способность проникать в эукариотические клетки и выживать в макрофагах, а глюкоза, наоборот, способствует резкому снижению этих способностей. Эффект пропионата и глюкозы был обратим. Получена возможность сравнивать изогенные штаммы в двух состояниях – невирулентном и вирулентном.

  • На основе сравнительного анализа генома, транскриптома и протеома адгезивно-инвазивных штаммов E. coli в вирулентном и невирулентном состоянии предложены возможные механизмы фенотипического переключения E. coli на вирулентный фенотип.

  • Обнаружено, что микоплазмы могут формировать фенотип, который позволяет быть чрезвычайно устойчивыми к антибиотикам, обработке антителами и другим внешним воздействиям. Этот фенотип характеризуется формированием микро-колоний, что связано с изменением энергетического метаболизма в сторону утилизации нуклеозидов, значительным замедлением роста и формированием персистирующего фенотипа.

  • Сравнительный протеогеномный анализ лабораторного штамма и клинических изолятов Mycoplasma hominis показал, что микоплазма, находящаяся в организме хозяина, претерпевает фенотипическую перестройку, связанную с активацией наиболее энергетически невыгодного пути утилизации нуклеозидов, приводящего к замедлению основных клеточных процессов. Показано большое количество мобильных элементов в геномах клинических изолятов, которые оказались важными для селективного преимущества в организме хозяина.

  • Обнаружено, что протеогеномный анализ позволяет определить фенотип изолята M. hominis, четко разделяя фенотип, образующий типичные колонии и обладающий высокой скоростью роста, от персистентного фенотипа, образующего микро-колонии.

  • Получена инфекционная модель хронического заражения здоровой линии эукариотических клеток кератиноцитов HaCaT и раковой линии аденокарциномы простаты LNCaP Mycoplasma hominis. Обнаружено, что микоплазма значительно влияет на функциональное состояние как здоровых, так и раковых клеток, способствуя пролиферирующему фенотипу.

  • Обнаружено, что инфицирование раковой клеточной линии аденокарциномы простаты LNCaP M. hominis значительно снижает действие антиметаболитов, направленных на уничтожение раковых клеток.
Кандидат биологических наук
Заведующий лабораторией
Горбачев Алексей Юрьевич
ORCID: 0000-0002-2743-5835
Научные интересы:
  • персонализированная геномика
  • системная биология, биоинформатика
  • разработка новых протоколов для анализа геномных данных в медицине и фармацевтике
ResearcherID: ABH-4273-2020
Scopus: 53877450500
Кандидат биологических наук
Старший научный сотрудник
Побегуц Ольга Владимировна
ORCID: 0000-0001-5265-7627
Scopus: 8259667400
ResearcherID: AEQ-4747-2022
  • изучение молекулярных механизмов устойчивости и адаптации патогенных бактерий к внешним воздействиям
  • протеомика
  • пептидомика
  • инфекционные модели in vitro и in vivo
Научные интересы:
Научный сотрудник
Трусов Никита Вячеславович
ORCID: 0000-0002-1919-9297
Scopus: 12763386800
ResearcherID: P-1942-2016
  • моделирование in vivo и изучение патогенеза различных заболеваний, таких как ожирение, неалкогольная жировая болезнь печени, болезнь Крона
  • оценка влияния различных биологически активных веществ в in vivo моделях
Научные интересы:
Младший научный сотрудник
Галямина Мария Алексеевна
ORCID: 0000-0002-3216-4320
Scopus: 36739097000
ResearcherID: AHE-8239-2022
  • изучение вирулентных свойств бактерий
  • исследование механизмов адаптации микоплазм при внутриклеточном инфицировании эукариот
  • изучение Escherichia coli как инфекционного агента при Болезни Крона
Научные интересы:
Лаборант-исследователь
Кандидат биологических наук
Орлова Валерия Федоровна
  • изучение молекулярных механизмов устойчивости и адаптации патогенных бактерий к внешним воздействиям
Научные интересы:
Студент МФТИ
Лаборант-исследователь
Уразаева Диана Рафаилевна
ORCID: 0009-0007-6325-0321
Scopus: 59124062600
ResearcherID: KFT-3003-2024
  • изучение репертуара Т-клеточных рецепторов (TCR) у пациентов с болезнью Крона
  • разработка и оптимизация протоколов для TCR-секвенирования
  • NGS.
Научные интересы:
Студент МФТИ
Лаборант-исследователь
Семенов Андрей Андреевич
ORCID: 0009-0006-7465-9395
ResearcherID: NDS-6480-2025
  • исследование способов повышения эффективности синтеза ДНК de novo с использованием терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазы (TdT)
Научные интересы:
Студент МФТИ
Лаборант-исследователь
Михайлычева Мария Валерьевна
ORCID: 0009-0007-6724-8050
ResearcherID: KBP-9497-2024
Scopus: 59124206100
  • разработка биоинформатического программного обеспечения
  • протеогеномный анализ бактерий
Научные интересы:
Студент МФТИ
Лаборант-исследователь
Авшалумов Александр Сергеевич
ORCID: 0009-0007-3114-8939
ResearcherID: KCZ-2304-2024
Scopus: 59124913600
  • микробиология
  • биотехнология
  • метагеномика
  • NGS
Научные интересы:
Студент РХТУ им. Д.И. Менделеева
Лаборант-исследователь
Борзенко Наталия Ильинична
ORCID: 0009-0008-5082-0409
ResearcherID: NDS-6600-2025
  • микробиология
  • биотехнология
  • структура и свойства ЛПС
Научные интересы:
Студент ФГАОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова, Институт биомедицины (МБФ)
Лаборант-исследователь
Зайцев Иван Леонидович
  • анализ данных NGS в онкологии
Научные интересы:
Студент ФГАОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова, Институт биомедицины (МБФ)
Лаборант-исследователь
Жмурина Валерия Евгеньевна
  • анализ и клиническая интерпретация данных NGS
  • разработка биоинформатических протоколов
Научные интересы:
Избранные публикации в рецензируемых научных журналах

1) Unraveling the adaptive strategies of Mycoplasma hominis through proteogenomic profiling of clinical isolates
Pobeguts OV, Galaymina MA, Sikamov KV, Urazaeva DR, Avshalumov AS, Mikhailycheva MV, Babenko VV, Smirnov IP, Gorbachev AY
Front Cell Infect Microbiol, 2024, 14:1398706. doi: 10.3389/fcimb.2024.1398706

2) The role of propionate-induced rearrangement of membrane proteins in the formation of the virulent phenotype of Crohn's disease-associated adherent-invasive Escherichia coli
Pobeguts OV, Galyamina MA, Mikhalchik EV, Kovalchuk SI, Smirnov IP, Lee AV, Filatova LY, Sikamov KV, Panasenko OM, Gorbachev AY
Int J Mol Sci, 2024, 25(18):10118. doi: 10.3390/ijms251810118

3) Genetic and therapeutic landscapes in cohort of pancreatic adenocarcinomas: next-generation sequencing and machine learning for full tumor exome analysis
Shatalov PA, Falaleeva NA, Bykova EA, Korostin DO, Belova VA, Zabolotneva AA, Shinkarkina AP, Gorbachev AY, Potievskiy MB, Surkova VS, Khailova ZV, Kulemin NA, Baranovskii D, Kostin AA, Kaprin AD, Shegai PV
Oncotarget, 2024, 15:91-103. doi: 10.18632/oncotarget.28512

4) WhiA transcription factor provides feedback loop between translation and energy production in a genome-reduced bacterium
Fisunov GY, Tsvetkov VB, Tsoy EA, Evsyutina DV, Vedyaykin AD, Garanina IA, Semashko TA, Manuvera VA, Varizhuk AM, Kovalchuk SI, Zubov AI, Barinov NA, Pobeguts OV, Govorun VM
Front Microbiol, 2024, 15:1504418. doi: 10.3389/fmicb.2024.1504418

5) Mycoplasma hominis as an infectious agent of human prostate carcinoma LNCaP cell line
Galaymina MA, Pobeguts OV, Bogomyakova ME, Smirnov IP, Sikamov KV, Gorbachev AY
Bull Exp Biol Med, 2024, 178(11). doi: 10.1007/s10517-024-06135-7

6) Correlation between colony phenotype and amino acid sequence of Vaa antigen in clinical isolates of Mycoplasma hominis
Galaymina MA, Sikamov KV, Urazaeva DR, Avshalumov AS, Mikhailycheva MV, Pobeguts OV
Bull Exp Biol Med, 2024. doi: 10.1007/s10517-024-06135-7

7) Biological Activity of Hybrid Vaterite-Pectin Microparticles Towards Bacteria E. coli and Human Neutrophils
Galaymina MA, Pobeguts OV, Firova RK, Mosievich DV, Kharaeva ZF, Panasenko OM, Balabushevich NG, Mikhalchik EV
Bull Exp Biol Med, 2024, 177(2):238-242. doi: 10.1007/s10517-024-06164-2

8) Molecular Changes in Immunological Characteristics of Bone Marrow Multipotent Mesenchymal Stromal Cells in Lymphoid Neoplasia
Petinati NA, Sadovskaya AV, Sats NV, Kapranov NM, Davydova YO, Fastova EA, Magomedova AU, Vasilyeva AN, Aleshina OA, Arapidi GP, Shender VO, Smirnov IP, Pobeguts OV, Lagarkova MA, Drize NI, Parovichnikova EN
Biochemistry (Mosc), 2024, 89(5):883-903. doi: 10.1134/S0006297924050092

9) Acute Myeloid Leukemia Causes Serious and Partially Irreversible Changes in Secretomes of Bone Marrow Multipotent Mesenchymal Stromal
Sadovskaya A, Petinati N, Drize N, Smirnov I, Pobeguts O, Arapidi G, Lagarkova M, Belyavsky A, Vasilieva A, Aleshina O, Parovichnikova E
Int J Mol Sci, 2023, 24(10):8953. doi: 10.3390/ijms24108953

10) The role of mycoplasmas as infectious agents in carcinogenesis
Galaymina MA, Pobeguts OV, Gorbachev AY
Adv Mol Oncol, 2023, 10(3):36-49. doi: 10.17650/2313-805X-2023-10-3-36-49

11) Gene Silencing through CRISPR Interference in Mycoplasmas
Evsyutina DV, Fisunov GY, Pobeguts OV, Kovalchuk SI, Govorun VM
Microorganisms, 2022, 10(6):1159. doi: 10.3390/microorganisms10061159

12) Molecular Basis of the Slow Growth of Mycoplasma hominis on Different Energy Sources
Evsyutina DV, Semashko TA, Galyamina MA, Kovalchuk SI, Ziganshin RH, Ladygina VG, Fisunov GY, Pobeguts OV
Front Cell Infect Microbiol, 2022, 12:918557. doi: 10.3389/fcimb.2022.918557

13) Thymidine utilisation pathway is a novel phenotypic switch of Mycoplasma hominis
Fisunov GY, Pobeguts OV, Ladygina VG, Zubov AI, Galyamina MA, Kovalchuk SI, Ziganshin RK, Evsyutina DV, Matyushkina DS, Butenko IO, Bukato ON, Veselovsky VA, Semashko TA, Klimina KM, Levina GA, Barhatova OI, Rakovskaya IV
J Med Microbiol, 2022, 71(1):001468. doi: 10.1099/jmm.0.001468

14) Comparative proteomic analysis of Mycoplasma gallisepticum nucleoid fraction before and after infection
Galaymina MA, Zubov AI, Ladygina VG, Li AV, Matyushkina DS, Pobeguts OV, Fisunov GY
Bull Exp Biol Med, 2022, 172(3):336-340. doi: 10.1007/s10517-022-05388-4

15) The Dynamics of Mycoplasma gallisepticum Nucleoid Structure at the Exponential and Stationary Growth Phases
Fisunov GY, Zubov AI, Pobeguts OV, Varizhuk AM, Galyamina MA, Evsyutina DV, Semashko TA, Manuvera VA, Kovalchuk SI, Ziganshin RK, Barinov NA, Klinov DV, Govorun VM
Front Microbiol, 2021, 12:753760. doi: 10.3389/fmicb.2021.753760

16) β-N-Methylamino-L-Alanine (BMAA) Causes Severe Stress in Nostoc sp. PCC 7120 Cells under Diazotrophic Conditions
Koksharova OA, Butenko IO, Pobeguts OV, Safronova NA, Govorun VM
Toxins (Basel), 2021, 13(5):325. doi: 10.3390/toxins13050325

17) Propionate Induces Virulent Properties of Crohn's Disease-Associated Escherichia coli
Pobeguts OV, Ladygina VG, Evsyutina DV, Eremeev AV, Zubov AI, Matyushkina DS, Scherbakov PL, Rakitina DV, Fisunov GY
Front Microbiol, 2020, 11:1460. doi: 10.3389/fmicb.2020.01460

18) Mucin adsorbed by E. coli can affect neutrophil activation in vitro
Mikhalchik E, Balabushevich N, Vakhrusheva T, Sokolov A, Baykova J, Rakitina D, Scherbakov P, Gusev S, Gusev A, Kharaeva Z, Bukato O, Pobeguts O
FEBS Open Bio, 2020, 10(2):180-196. doi: 10.1002/2211-5463.12770

Секвенирование и подготовка библиотек
  • Геномный секвенатор DNBSEQ-G400 (MGI, также известен как MGISEQ-2000) — для полногеномного, транскриптомного и таргетного секвенирования.
  • Нанопоровый секвенатор MinION (Oxford Nanopore Technologies) — для секвенирования длинных фрагментов ДНК и РНК.
  • Автоматическая станция подготовки NGS-библиотек MGISP-960 (MGI) — для высокопроизводительной пробоподготовки.
  • Система контроля качества NGS-библиотек GeneCE-100 (Allsheng) — анализ длины фрагментов ДНК
Масс-спектрометрия и протеомика
  • LC-MS/MS-система: нанофлюидная ВЭЖХ-система Ultimate 3000 RSLCnano, соединённая с масс-спектрометром Q Exactive Plus (Thermo Fisher Scientific) — для качественного и количественного анализа пептидомов и протеомов.
  • Масс-спектрометр MALDI-TOF/TOF UltraFlex II (Bruker Daltonics) — для анализа пептидных масс и профилирования белков.
  • Квадрупольно-времяпролетный масс-спектрометр TripleTOF 5600+ (Sciex) — для высокочувствительного протеомного анализа.
  • Гибридный масс-спектрометр QTrap 4500 (Sciex) — тройной квадруполь/линейная ионная ловушка — для целевого анализа низкоабундантных молекул.
  • Масс-спектрометр высокого разрешения MAXIS QTOF (Bruker) — для расширенного протеомного и метаболомного анализа.
Флуоресцентный и спектрофотометрический анализ
  • Флуоресцентные сканеры: Typhoon Trio (GE Healthcare) и ChemiDoc MP (Bio-Rad) — для визуализации меток в гелях и мембранах.
  • Флуориметр Qubit (Thermo Fisher Scientific) — для точного измерения концентрации ДНК, РНК и белков.
  • Мультиспектрофотометр xMark (Bio-Rad) — для анализа в микропланшетах.
ПЦР и гель-электрофорез
  • Система количественной ПЦР в реальном времени CFX96 Real-Time PCR Detection System (Bio-Rad) — для анализа экспрессии генов и количественного анализа нуклеиновых кислот.
  • Система для дифференциального двумерного электрофореза (Bio-Rad) — для сравнения образцов протеомов.
  • Система вестерн-блоттинга (Bio-Rad) — для иммуноанализа белков.
Дополнительное оборудование
  • Настольный вакуумный испаритель (Labconco) — для концентрирования образцов.
  • Микробиологические боксы — для безопасной работы с бактериальными и эукариотическими культурами
  • Общелабораторное оборудование: центрифуги, вортексы, термостаты.
Грант РНФ №25-24-00126 "Исследование молекулярных механизмов формирования вирулентного фенотипа Escherichia coli от пациента с болезнью Крона." 2025-2026 гг.

Грант РНФ №23-24-00189 "Онкогенные свойства Mycoplasma hominis в качестве инфекционного агента при раке простаты” 2022-2024 гг.
Наша лаборатория предлагает широкий спектр тем для выполнения дипломных и курсовых проектов – от исследований в области молекулярной биологии бактериальных клеток до изучения молекулярных механизмов развития заболеваний человека.

Уникальной особенностью лаборатории является возможность проводить исследования на всех уровнях клеточной организации – геномном, транскриптомном и протеомном – в рамках единой научной инфраструктуры. В проектах активно применяются методы биоинформатики, геномного редактирования и мультиомных подходов.
Студенты, проходящие обучение и стажировку в лаборатории, активно вовлечены в научно-исследовательскую деятельность:
  • Разрабатывают и внедряют собственные экспериментальные и аналитические методики
  • Выполняют подготовку библиотек для полногеномного и транскриптомного секвенирования
  • Создают протоколы биоинформатического анализа данных
  • Осуществляют количественный и сравнительный анализ протеомов и пептидомов
  • Принимают участие в исследовательских и коммерческих проектах в области геномики и протеомики
  • Регулярно представляют результаты своей работы на еженедельных семинарах лаборатории
  • Официально трудоустроены, а также получают премии по результатам индивидуальных достижений
Мы ищем студентов и молодых исследователей, готовых присоединиться к нашей лаборатории
Требования к кандидатам
  • Уверенные знания в области молекулярной биологии
  • Знание основ биоинформатики
  • Владение английским языком на уровне, достаточном для чтения научной литературы
  • Практические навыки в базовых лабораторных методах (ПЦР, гель-электрофорез, приготовление растворов и т.д.)
  • Образование по профильной специальности (биология, биотехнология, биоинформатика и смежные направления)
  • Готовность к интенсивному обучению и высокой исследовательской нагрузке
Примеры тем дипломных проектов
  • Разработка метода таргетного обогащения геномной ДНК для высокоэффективного секвенирования
  • Иммунопептидомный подход к созданию вакцины нового поколения против Mycoplasma pneumoniae
  • Разработка биоинформатического протокола для идентификации неоантигенных пептидов при тройном негативном раке молочной железы
  • Структурная перестройка липополисахарида адгезивно-инвазивной E.coli как механизм долговременной эпигенетической памяти, определяющей вирулентный фенотип
Контактная информация
По вопросам сотрудничества и отправки резюме обращайтесь по адресу:
Email: gorbachev.a@rcpcm.org
Made on
Tilda