Исследования лаборатории посвящены изучению антимикробных пептидов (АМП) растений – важнейших компонентов врожденного иммунитета.
Сотрудники лаборатории
Слева направо: Слезина Марина Павловна, н.с., аспирант; Одинцова Татьяна Игоревна, гл.н.с., зав. лаб., д.б.н.; Коростылева Татьяна Викторовна, н.с., к.б.н.; Истомина Екатерина Александровна, н.с., к.б.н.
Научные направления
Исследование биоразнообразия генов АМП у дикорастущих и культурных видов растений с использованием высокопроизводительного секвенирования нового поколения (NGS) и пептидомного подхода
Поиск и характеристика новых генов АМП растений для практического использования в сельском хозяйстве и медицине
Структурно-функциональный анализ АМП
Изучение механизмов действия АМП растений
Исследование роли АМП в реакциях растений на биотический и абиотический стресс, а также в механизмах индуцированной устойчивости, вызванной биоконтрольными штаммами грибов и вирусов
Получение и анализ трансгенных растений, экспрессирующих гены АМП растений
Разработка методов гетерологической экспрессии генов АМП, обеспечивающих высокий выход целевого продукта
Впервые проведен систематический анализ антимикробных пептидов (АМП) двух высокоустойчивых к патогенам видов растений – пшеницы Triticum kiharae Dorof. et Migush. и звездчатки Stellaria media L., выделены десятки новых пептидов и идентифицированы пептиды с высокой антимикробной активностью против важнейших фитопатогенов, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве для повышения устойчивости к болезням.
Открыты новые семейства АМП, установлена структура кодирующих их генов и регуляция экспрессии стрессовыми факторами среды и фитогормонами.
Изучено распространение генов новых АМП у покрытосеменных растений.
Изучен механизм действия гевеиноподобных АМП. Показано, что гевеиноподобный пептид WAMP-1 пшеницы и его гомологи являются специфическими ингибиторами фунгализина – секретируемой металлопротеиназы грибов рода Fusarium, мишенью действия которой являются защитные хитиназы растений. Установлено, что сила ингибирования фунгализина зависит от аминокислотного остатка в положении 34 пептида.
Впервые для ряда видов одно- и двудольных растений (Triticum kiharae Dorof. et Migush., Leymus arenarius L., Stellaria media L., Cucumis sativus L., Lycopersicon esculentum L., Filipendula ulmaria L. Maxim, Thinopyrum elongatum (Host) D.R.Dewey) проведен систематический анализ генов АМП с использованием высокопроизводительного секвенирования нового поколения (NGS) и установлена структура предшественников нескольких сотен новых пептидов. Обнаружены транскрипты генов, кодирующих цистеин-богатые пептиды новых, ранее неизвестных семейств АМП.
Исследована дифференциальная экспрессия генов АМП в ответ на биотический стресс у ряда видов растений и показана специфичность реакции на заражение патогенами, определяемая как видом растения, так и видом патогена. Установлено, что заражение патогенами приводит к индукции экспрессии одних генов АМП и подавлению экспрессии других.
У ряда видов растений выявлены гены АМП, непосредственно участвующие в иммунном ответе в качестве антимикробных агентов, а также гены АМП, связанные с развитием индуцированной устойчивости.
Исследована биологическая активность функционально значимых γ-коров ряда АМП в отношении фитопатогенов и оппортунистических патогенов человека и выявлены пептиды, обладающие высокой активностью, которые могут послужить прототипами для разработки экологически безопасных биофунгицидов и антибиотиков нового поколения.
Установлено, что основным механизмом действия γ-коров АМП является нарушение проницаемости мембран патогенов.
Показано, что γ-коры и другие функционально значимые участки АМП усиливают действие друг друга, а также действуют в синергизме с коммерческими фунгицидами, что позволит сократить дозы фунгицидов, используемых в сельском хозяйстве для борьбы с болезнями растений.
Получены трансгенные растения табака Nicotiana tabacum, экспрессирующие гены новых АМП, и показано, что такие растения обладают повышенной устойчивостью к ряду бактериальных и грибных патогенов, что подтверждает целесообразность использования генов АМП для создания растений, устойчивых к болезням.
Istomina, E.A.; Korostyleva, T.V.; Kovtun, A.S.; Slezina, M.P.; Odintsova, T.I. Transcriptome-wide identification and expression analysis of genes encoding defense-related peptides of Filipendula ulmaria in response to Bipolaris sorokiniana infection. J. Fungi 2024, 10, 258. https://doi.org/10.3390/jof10040258.
Slezina, M.P.; Istomina, E.A.; Shiyan, A.N.; Odintsova, T.I. Cysteine-Rich Peptide Genes of the Wheatgrass Thinopyrum elongatum. Rus. J. Genet., 2024, 60(10), 1341–1354. https://doi.org/10.1134/S1022795424700881.
Слезина М.П., Одинцова Т.И. Антимикробные пептиды Thinopyrum elongatum. «Биология растений в эпоху глобальных изменений климата» X Съезд общества физиологов растений России, Всероссийская научная конференция с международным участием Уфа, 18-23 сентября 2023 г. Тезисы докладов: Уфа, 2023, 332.
Истомина Е.А., Одинцова Т.И. Поиск генов антимикробных пептидов Filipendula ulmaria методом транскриптомного анализа. «Биология растений в эпоху глобальных изменений климата» X Съезд общества физиологов растений России, Всероссийская научная конференция с международным участием Уфа, 18-23 сентября 2023 г. Тезисы докладов: Уфа, 2023, 164.
Slezina, M.P.; Odintsova, T.I. Plant antimicrobial peptides: insights into structure-function relationships for practical applications. Curr. Issues Mol. Biol. 2023, 45, 3674-3704. https://doi.org/10.3390/cimb45040239.
Slezina, M.P.; Istomina, E.A.; Korostyleva, T.V.; Odintsova, T.I. The γ-core motif peptides of plant AMPs as novel antimicrobials for medicine and agriculture. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24(1), 483. https://doi.org/10.3390/ijms24010483.
2022
Slezina, M.P.; Istomina, E.A.; Kulakovskaya, E.V.; Korostyleva, T.V.; Odintsova, T.I. The γ-core motif peptides of AMPs from grasses display inhibitory activity against human and plant pathogens. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23(15), 8383. https://doi.org/10.3390/ijms23158383.
2021
Slezina, M.P.; Istomina, E.A.; Korostyleva, T.V.; Kovtun, A.S.; Kasianov, A.S.; Konopkin, A.A.; Shcherbakova, L.A.; Odintsova, T.I. Molecular insights into the role of cysteine-rich peptides in induced resistance to Fusarium oxysporum infection in tomato based on transcriptome profiling. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22(11), 5741. https://doi.org/10.3390/ijms22115741.
Slavokhotova, A.; Korostyleva, T.; Shelenkov, A; Pukhalskiy, V.; Korottseva, I.; Slezina, M.; Istomina, E.; Odintsova, T. Transcriptomic analysis of genes involved in plant defense response to the cucumber green mottle mosaic virus infection. Life 2021, 11, 1064. https://doi.org/10.3390/life11101064.
Slezina, M.P.; Istomina, E.A.; Kulakovskaya, E.V.; Abashina, T.N.; Odintsova, T.I. Synthetic oligopeptides mimicking γ-core regions of cysteine-rich peptides of Solanum lycopersicum possess antimicrobial activity against human and plant pathogens. Curr. Issues Mol. Biol. 2021, 43, 1226-1242. https://doi.org/10.3390/cimb43030087.
Istomina, E.A.; Shelenkov, А.А.; Slavokhotova, A.A.; Korostyleva, T.V.; Korotseva, I.B.; Odintsova, T.I. The use of high-throughput sequencing to investigate the diversity of defense protein genes of cucumber inoculated with Cucumber green mottle mosaic virus. Acta Hortic. 2021, 1324, 335-340. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2021.1324.51.
Slezina, M.; Korostyleva, T.; Shelenkov, A.; Istomina, E.; Odintsova, T. Transcriptome analysis of the mechanisms of cucumber – green mottle mosaic virus interactions. FEBS Open Bio 2021, 11(Suppl. 1), 385. https://doi.org/10.1002/2211-5463.13205.
2020
Odintsova, T.I.; Slezina, M.P.; Istomina, E.A. Defensins of grasses: A systematic review. Biomolecules 2020, 10(7), 1029. https://doi.org/10.3390/biom10071029.
Odintsova, T.; Shcherbakova, L.; Slezina, M.; Pasechnik, T.; Kartabaeva, B.; Istomina, E.; Dzhavakhiya, V. Hevein-like antimicrobial peptides WAMPs: Structure–function relationship in antifungal activity and sensitization of plant pathogenic fungi to tebuconazole by WAMP-2-derived peptides. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21(21), 7912. https://doi.org/10.3390/ijms21217912.
Shcherbakova, L.; Odintsova, T.; Pasechnik, T.; Arslanova, L.; Smetanina, T.; Kartashov, M.; Slezina, M.; Dzhavakhiya, V. Fragments of a wheat hevein-like antimicrobial peptide augment the inhibitory effect of a triazole fungicide on Fusarium oxysporum and Alternaria solani spore germination. Antibiotics 2020. 9(12), 870. https://doi.org/10.3390/antibiotics9120870.
Shelenkov, A.; Slavokhotova, A.; Odintsova, T. Predicting antimicrobial and other cysteine-rich peptides in 1267 plant transcriptomes. Antibiotics 2020, 9(2), 60. https://doi.org/10.3390/antibiotics9020060.
Istomina, E.A.; Slezina, M.P.; Kovtun, A.S.; Odintsova, T.I. In silico identification of gene families encoding cysteine-rich peptides in Solanum lycopersicum L. Russ. J. Genet. 2020, 56(5), 572-579. https://doi.org/10.1134/S1022795420050063.
Odintsova, T.I.; Slezina, M.P.; Istomina, E.A.; Korostyleva, T.V.; Kovtun, A.S.; Kasianov, A.S.; Shcherbakova, L.A.; Kudryavtsev, A.M. Non-specific lipid transfer proteins in Triticum kiharae Dorof. et Migush.: Identification, characterization and expression profiling in response to pathogens and resistance inducers. Pathogens 2019, 8(4), 221. https://doi.org/10.3390/pathogens8040221.
Odintsova, T.I.; Slezina, M.P.; Istomina, E.A.; Korostyleva, T.V.; Kasianov, A.S.; Kovtun, A.S.; Makeev, V.J.; Shcherbakova, L.A.; Kudryavtsev, A.M. Defensin-like peptides in wheat analyzed by whole-transcriptome sequencing: a focus on structural diversity and role in induced resistance. PeerJ 2019, 6, e6125. https://doi.org/10.7717/peerj.6125.
Слезина, М.П.; Истомина, Е.А.; Одинцова, Т.И. Тионины пшеницы Triticum kiharae Dorof. et Migush. – новые эффективные ингибиторы Candida albicans (C.P. Robin) Berkhout. Сельскохозяйственная биология 2019, 54(1), 169-177. doi: 10.15389/agrobiology.2019.1.169rus.
2018
Slezina, M.P.; Korostyleva, T.V.; Slavokhotova, A.A.; Istomina, E.A.; Shcherbakova, L.A.; Pukhalskij, V.A.; Odintsova, T.I. Genes encoding hevein-like antimicrobial peptides from Elytrigia repens (L.) Desv. ex Nevski. Russ. J. Genet. 2018, 54(10), 1136-1144. https://doi.org/10.1134/S0016675818100144.
Shcherbakova, L.A.; Nazarova, T.A.; Mikityuk, O.D.; Istomina, E.A.; Odintsova, T.I. An extract purified from the mycelium of a tomato wilt-controlling strain of Fusarium sambucinum can protect wheat against Fusarium and common root rots. Pathogens 2018, 7(3), 61. https://doi.org/10.3390/pathogens7030061.
Shelenkov, A.A.; Slavokhotova, A.A.; Odintsova, T.I. Cysmotif searcher pipeline for antimicrobial peptide identification in plant transcriptomes. Biochemistry (Moscow) 2018, 83(11), 1424-1432.
Одинцова, Т.И.; Слезина, М.П.; Истомина, Е.А. Тионины растений: строение, биологические функции и перспективы использования в биотехнологии. Вавиловский журнал генетики и селекции 2018, 22(6), 667-675. https://doi.org/10.18699/VJ18.409.
Коростылева, Т.В.; Истомина, Е.А.; Конопкин, А.А., Хадеева Н.В., Яковлева Е.Ю., Одинцова Т.И. Молекулярно-генетический анализ трансгенных растений табака с генами АМП. Генетика 2018, 54, приложение, S41–S45. https://doi.org/10.1134/S0016675818130088.
Slezina, M.; Istomina, E.; Korostyleva, T.; Odintsova, T. Diversity of genes encoding hevein-like antimicrobial peptides in cereals. FEBS Open Bio 2018, 8 (Suppl.S1): P.08-010, 196-197 https://doi.org/10.1002/2211-5463.12453.
Kovtun, A.; Shelenkov, A.; Odintsova, T. The diversity of putative antimicrobial peptides revealed in wheat by highthroughput next-generation transcriptome sequencing. FEBS Open Bio 2018. 8(Suppl.S1): P.08-013. 197-198. https://doi.org/10.1002/2211-5463.12453.
Istomina, E.; Kovtun, A.; Kasyanov, A.; Korostyleva, T.; Odintsova, T. In silico identification of genes of antimicrobial peptides in genome of Solanum lycopersicum str. Heinz 1706. Тезисы конференции, VIII International Scientific and Practical Conference «Biotechnology as an Instrument for Plant Biodiversity Conservation (physiological, biochemical, embryological, genetic and legal aspects) » - YaltaBiotech 2018.
Kovtun, A.S.; Istomina, E.A.; Slezina, M.P.; Odintsova, T.I. Identification of antimicrobial peptides in Lycopersicon esculentum genome. Доклады Международной конференции "Математическая биология и биоинформатика", Пущино, 2018. Под ред. В.Д. Лахно. Том 7. Пущино: ИМПБ РАН, 2018. Статья № e63. doi: 10.17537/icmbb18.13
Istomina, Е.; Shelenkov, А.; Slavokhotova, А.; Korostyleva, Т.; Odintsova, Т. The use of high-throughput sequencing to investigate the diversity of defense proteins genes of cucumber inoculated with cucumber green mottle mosaic virus. 2018. VIII Международная научно-практическая конференция «Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия растительного мира (физиолого-биохимические, эмбриологические, генетические и правовые аспекты)», 1-5 октября, 2018, Ялта. 43-44
Истомина, Е.А.; Коростылева, Т.В.; Конопкин, А.А.; Шиян, А.Н.; Пухальский, В.А.; Одинцова, Т.И. Биологическая защита растений огурца от патогенных штаммов вируса зеленой крапчатой мозаики огурца. Сборник материалов международного форума "Биотехнологии: состояние и перспективы развития. Науки о жизни". 2018. 128.
2017
Slavokhotova, A.A.; Shelenkov, A.A.; Korostyleva, T.V.; Rogozhin, E.A.; Melnikova, N.V.; Kudryavtseva, A.V.; Odintsova, T.I. Defense peptide repertoire of Stellaria media predicted by high throughput next generation sequencing. Biochimie 2017, 135, 15-27. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2016.12.017.
Pushkareva, V.I..; Slezina, M.P.; Korostyleva, T.V.; Shcherbakova, L.A.; Istomina, E.A.; Ermolaeva, S.A.; Ogarkova, O.A.; Odintsova, T.I. Antimicrobial activity of wild plant seed extracts against human bacterial and plant fungal pathogens. Am. J. Plant Sci. 2017, 8(7), 1572-1592. https://doi.org/10.4236/ajps.2017.87109.
Istomina, E.A.; Slavokhotova, A.A.; Korostyleva, T.V.; Semina, Y.V.; Shcherbakova, L.A.; Pukhalskij, V.A.; Odintsova, T.I. Genes encoding hevein-like antimicrobial peptides WAMPs in the species of the genus Aegilops L. Russ. J. Genet. 2017, 53, 1320–1327. https://doi.org/10.1134/S1022795417120043.
Шеленков, А.А.; Славохотова, А.А.; Истомина, Е.А.; Коростылева, Т.В.; Одинцова, Т.И. Изучение генетической регуляции огурца (С. sativus) в ответ на заражение вирусом крапчатой мозаики с помощью секвенирования второго поколения генетической регуляции. Acta Naturae 2017, 9, Спецвыпуск 1, 64.
2016
Istomina, E.A.; Korostyleva, T.V.; Pukhalskiy, V.A.; Odintsova, T.I.; Rozhnova, N.A.; Rogozhin, E.A. Genes encoding hevein-like antimicrobial peptides WAMPs: Expression in response to phytohormones and environmental factors. Russ. J. Genet. 2016, 52(11), 1176-1185. https://doi.org/10.1134/S1022795416110053.
Semina, Y.V.; Shcherbakova, L.A.; Slezina, M.P.; Odintsova, T.I. Studying the activity of Chenopodium album seed extracts and Fusarium sambucinum culture liquid against several plant pathogenic fungi. Agricultural Biology 2016, 51(5), 739-745. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.5.739eng.
Slavokhotova, A.A.; Istomina, E.A.; Andreeva, E.N.; Korostyleva, T.V.; Pukhalskij, V.A.; Shijan, A.N.; Odintsova, T.I. An attenuated strain of Cucumber green mottle mosaic virus as a biological control agent against pathogenic viral strains. Am. J. Plant Sci. 2016, 7, 724-732. https://doi.org/10.4236/ajps.2016.75066.
Odintsova, T.I.; Korostyleva, T.V.; Istomina, E.A.; Slavokhotova, A.A.; Slezina, M.P. Plant defence peptides as valuable antimicrobials for crop protection// First international workshop "Plant Genetics and Genomics for Food Security" Abstract book, PGGFS-2016, Novosibirsk, Russia, August 26-28 2016, Novosibirsk, 2016, 38.
Одинцова, Т.И.; Коростылева, Т.В.; Истомина, Е.А.; Слезина, М.П.; Славохотова, А.А. Исследование новых антимикробных пептидов пшеницы и их роли в иммунитете растений// Всероссийская научная конференция с междунароным участием "Факторы устойчивости растений и микроорганизмов в экстремальных природных условиях и техногенной среде", Иркутск, 12-15 сентября 2016, Иркутск-2016, 242-243.
2015
Rogozhin, E.A.; Slezina, M.P.; Slavokhotova, A.A.; Istomina, E.A.; Korostyleva, T.V.; Smirnov, A.N.; Grishin, E.V.; Egorov, Ts.A.; Odintsova, T.I. A novel antifungal peptide from leaves of the weed Stellaria media L. Biochimie 2015, 116, 125-132 https://doi.org/10.1016/j.biochi.2015.07.014
Одинцова, Т.И.; Славохотова, А.А.; Истомина, Е.А.; Коростылева, Т.В.; Слезина, М.П.; Пухальский, В.А. Молекулярно-генетические основы и роль антимикробных пептидов в устойчивости растений к патогенам. Scientific Review: Proceedings of the international scientific conference. Czech Republic, Karlovy Vary-Russia, Moscow, 29-30 May 2015 Karlovy Vary: Skleněný Můstek - Kirov: MCNIP, 2015, 49-51.
Слезина, М.П.; Коростылева, Т.В.; Истомина, Е.А.; Славохотова, А.А.; Одинцова, Т.И. Семейство генов гевеиноподобных антимикробных пептидов и его роль в устойчивости растений к фитопатогенам// Тезисы докладов Всероссийской научной конференции с международным участием и школы молодых ученых "Растения в условиях глобольных и локальных природно-климатических и антропогенных воздействий", Петрозаводск, 2015, 493.
Славохотова, А.А.; Слезина, М.П.; Шеленков, А.А.; Одинцова, Т.И. Роль гевеиноподобных пептидов в защитной системе растений// Тезисы докладов Всероссийской научной конференции с международным участием и школы молодых ученых "Растения в условиях глобольных и локальных природно-климатических и антропогенных воздействий", Петрозаводск, 2015, 492.
Slavokhotova, A.A.; Shelenkov, A.A.; Odintsova, T.I. Prediction of Leymus arenarius (L.) antimicrobial peptides based on de novo transcriptome assembly. Plant Molecular Biology 2015, 89(3), 203-214. https://doi.org/10.1007/s11103-015-0346-6.
2014
Slavokhotova, A.A.; Rogozhin, E.A.; Musolyamov, A.K.; Andreev, Y.A.; Oparin, P.B.; Berkut, A.A.; Vassilevski, A.A.; Egorov, T.A.; Grishin, E.V.; Odintsova, T.I. Novel antifungal α-hairpinin peptide from Stellaria media seeds: structure, biosynthesis, gene structure and evolution. Plant Mol. Biol. 2014, 84(1-2), 189-202.
Sachkova, M.Y.; Slavokhotova, A.A.; Grishin, E.V.; Vassilevski, A.A. Structure of the yellow sac spider Cheiracanthium punctorium genes provides clues to evolution of insecticidal two-domain knottin toxins. Insect. Mol. Biol. 2014, 23(4), 527-538.
Sachkova, M.Y.; Slavokhotova, A.A.; Grishin, E.V.; Vassilevski, A.A. Genes and evolution of two-domain toxins from lynx spider venom. FEBS Lett. 2014, 588(5), 740-745.
Berkut, A.A.; Usmanova, D.R.; Peigneur, S.; Oparin, P.B.; Mineev, K.S.; Odintsova, T.I.; Tytgat, J.; Arseniev, A.S.; Grishin, E.V.; Vassilevski, A.A. Structural similarity between defense peptide from wheat and scorpion neurotoxin permits rational functional design. J. Biol. Chem. 2014, 289(20), 14331-14340.
Slavokhotova, A.A.; Naumann, T.A.; Price, N.P.; Rogozhin, E.A.; Andreev, Y.A.; Vassilevski, A.A.; Odintsova, T.I. Novel mode of action in plant defense peptides: hevein-like antimicrobial peptides from wheat inhibit fungal metalloproteases. FEBS J. 2014, 281(20), 4754-4764.
Sachkova, M.Y.; Slavokhotova, A.A.; Grishin, E.V.; Vassilevski, A.A. Genes and evolution of two-domain toxins from lynx spider venom. FEBS Lett. 2014, pii: S0014-5793(14)00044-1. PMID: 24462682.
Odintsova, T.I.; Korostyleva, T.V.; Odintsova, M.S.; Pukhalsky, V.A.; Grishin, E.V.; Egorov, T.A. Analysis of Triticum boeoticum and Triticum urartu seed defensins: To the problem of the origin of polyploid wheat genomes. Biochimie 2008, 90(6), 939-946. PMID: 18358845.
Odintsova, T.I.; Egorov, T.A.; Musolyamov, A.Kh.; Odintsova, M.S.; Pukhalsky, V.A.; Grishin, E.V. Seed defensins from T. kiharae and related species: genome localization of defensin-encoding genes. Biochimie 2007, 89(5), 605-612. PMID: 17321030.
Slavokhotova, A.A.; Andreeva, E.N.; Shiian, A.N.; Odintsova, T.I.; Pukhal'skiĭ, V.A. Specifics of the coat protein gene in Russian strains of the cucumber green mottle mosaic virus. Russ. J. Genet. 2007, 43(11), 1461-1467. PMID: 18186184.
Поддержка исследований лаборатории международными и российскими грантами в 2010 -2016 гг.
Номер и название гранта
Название фонда
Сроки исполнения
№ 22-16-00010 «Исследование биологически активных пептидов растений – важнейших компонентов иммунитета и перспективных прототипов биофунгицидов и индукторов устойчивости нового поколения, с использованием транскриптомного и пептидомного подходов»
РНФ
2022-2024
№19-016-00069 А «Исследование связи между структурой и функциями гевеиноподобных антимикробных пептидов растений с целью разработки новых эффективных, экологически безопасных и экономичных средств борьбы с болезнями растений и животных»
РФФИ
2019-2021
№ 16-16-00032 «Исследование индуцированной устойчивости растений к фитопатогенам и роли антимикробных пептидов в ее формировании с использованием метода глубокого секвенирования транскриптомов»
РНФ
2016-2018 2019-2020
№ 15-04-04680 А «Исследование уникального семейства антимикробных пептидов WAMP и его роли в иммунной системе растений».
РФФИ
2015-2017
№ 15-29-02480 офи_м «Изучение биоразнообразия злаковых по генам защитных пептидов для разработки новых стратегий повышения устойчивости к фитопатогенам»