О Центре Администрация Ученый совет Структура Достижения Аспирантура Контакты Карта сайта

 

Группа компьютерного анализа последовательностей ДНК и белков

Основные научные достижения
Публикации
Преподавательская деятельность
Базы данных и программы

 

Руководитель группы

Коротков Евгений Вадимович

д.б.н., профессор 
Контакты:
Телефон: +7(499)-135-2161
Email: katrin2@biengi.ac.ru 
Fax: +7-(499)-135-0571

В состав группы входят: 


к.ф-м.н., доцент Руденко Валентина Михайловна


к.б.н. Френкель Феликс Ефимович 


к.ф-м.н Шеленков Андрей Александрович

В состав научной группы входят также аспирант первого года обучения Центра «Биоинженерия» РАН 

Рукубратский В.А., а также студенты кафедры «Прикладная математика» Московского Инженерно-Физического Института (МИФИ).

ТЕМАТИКА РАБОТЫ ГРУППЫ

Задачей научной группы является разработка математических методов и алгоритмов для изучения последовательностей оснований ДНК и белков. Эти работы проводятся для понимания биологического и структурного значения последовательностей ДНК как целых геномов, так и их отдельных фрагментов. Также мы проводим разработку биологических банков данных и программного обеспечения для изучения аминокислотных и нуклеотидных последовательностей. В настоящее время основные научные интересы группы связаны также с разработкой новых математических подходов сравнения символьных последовательностей, с разработкой математических методов для аннотации аминокислотных последовательностей, а также с моделированием генетической активности клетки.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

За время существования группы был разработан новый математический метод для поиска скрытой периодичности в символьных последовательностях. Этот математический метод, называемый информационным разложением, является значительно более мощным математическим методом для поиска периодичности, чем развитый ранее метод, основанный на преобразовании Фурье или методы, основанные на динамическом программировании. Применение этих методов позволило обнаружить принципиальное новое явление – скрытую периодичность последовательностей многих генов. Это означает, что гены организованы из тандемных повторов, которые эволюционно сильно дивергировали друг от друга. Видимое подобие между тандемными повторами отсутствует, подобие можно найти только методом информационного разложения. 

Дальнейшее развитие этих работ показало, что тандемная организация характерна также для аминокислотных последовательностей белков, причем белки, выполняющие одну и ту же биологическую функцию содержат подобную скрытую периодичность. Это позволило выдвинуть гипотезу, о том, что гены могли быть образованы путем множественных тандемных дупликаций и следы этого процесса мы видим в настоящее время. Кроме чисто эволюционного смысла скрытая периодичность аминокислотных последовательностей может иметь значение при осуществлении биологической активности белка. 

Было высказано предположение, что белковая глобула может выступать в роли теплового насоса накапливающего энергию на резонансных частотах, определяемой скрытой периодичностью. Так как эффективная температура на этих частотах будет значительно выше температуры окружающей среды, то белок может осуществлять многие биохимические реакции при комнатной температуре. 
Korotkov E.V., Korotkova M.A., Kudryshov N.A., Information decomposition method for analysis of symbolical sequences. Physical Letters A, v.312, 198-210, 2003. 
Laskin AA, Skryabin KG, Korotkov EV Latent periodicity of protein families, identified with the indel-aware algorithm. J Proteome Res. 2007 v.6, 862-868.
Laskin AA, Kudryashov NA, Skryabin KG, Korotkov EV. Latent periodicity of serine-threonine and tyrosine protein kinases and other protein families. Comput Biol Chem. 2005 29(3):229-243 

В число других научных достижений группы входит:
1. Математический метод модифицированного профильного анализа для поиска отдаленной гомологии между нуклеотидными и аминокислотными последовательностями. С его помощью проанализирована периодичность длиной в 21 основание в нуклеотидных последовательностях. 
Chaley M.B., Korotkov E.V., Kudryashov N.A. Latent Periodicity of 21 
bases Typical for MCP II Gene is Widely Present in Various Bacterial Genes.// DNA Sequence, v.14, 37-52,2003. 

2. Обнаружение существования MIRs в кодирующих последовательностях разнообразных генов. Данная работа показывает, что встраивание среднечастотных повторов создает условия для образования новых генов.
Tulko JS, Korotkov EV, Phoenix DA.”MIRs are present in coding regions of human genes.” DNA Seq. 1997;8(1-2):31-8. 
Коротков ЕВ, Короткова МА. “MIRs: семейство повторов общее для геномов многих позвоночных Молекулярная биология, v.34.,348-353, 2000.
Коротков ЕВ, Короткова МА. “Изучение присутствия MIR повторов в 22 хромосоме человека”. Молекулярная биология, т.34,376-382, 2001.
Чалей МБ, Коротков ЕВ. “Эволюция MIR повторов, локализованных в кодирующих районах генома человека» Молекулярная Биология т.35, 874-882, 2001.

3. Выявление скрытых мини и микросателлитные последовательностей в бактериальных геномах. Показано, что число потенциальных мини и микросателлитных последовательностей значительно больше, чем уже выявленных. 
Shelenkov A.A. Shelenkov A, Skryabin K, Korotkov E. Search and classification of potential minisatellite sequences from bacterial genomes. DNA Res. 2006 V.13, 89-102.
Shelenkov A, Skryabin K, Korotkov E. Search and classification of potential minisatellite sequences from plant genomes. Genetika, v. 44, p,120-136, 2008.
Shelenkov A, Korotkov A, Korotkov E. MMsat-a database of potential micro- and minisatellites. 409, 53-60, Gene. 2008.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ГРУППЫ С 2003 ГОДА

1. Korotkov E.V., Korotkova M.A., Kudryshov N.A., Information decomposition method for analysis of symbolical sequences. Physical Letters A, v.312, 198-210, 2003. 
2. Korotkov E.V., Korotkova M.A., Frenkel F.E., Kudryashov N.A. Information approach for search of periodicity of symbolical sequences. Molek. Biol. (Russian) v.37, N3, 2003,
3. Laskin A.., Chaley M.B., Korotkov E.V., Kudryashov N.A. Ideftification of NAD+ domains in the amino acid sequences of the different proteins. Molek Biol. (Russian), v.37, N4, 2003. 
4. Chaley M.B., Korotkov E.V., Kudryashov N.A. Latent Periodicity of 21 bases TypicaL for MCP II Gene is Widely Present in Various Bacterial Genes.// DNA Sequence, v.14, 37-52, 2003.
5. Kossenkov A, Manion FJ, Korotkov E, Moloshok TD, Ochs MF. ASAP: automated sequence annotation pipeline for web-based updating of sequence information with a local dynamic database. Bioinformatics. v.19, p.675-676, 2003. 
6. Korotkov EV, Korotkova MA, Kudryashov NA Information decomposition of symbolical texts. Los-Alamos Arxiv, N.0302195, 2003. 
7. Frenkel F.E., Chaley M.B., Korotkov E.V., Skryabin K.G. “Evolution of the tRNA-like sequences and genome variability” Gene, v.335C: 57-71, 2004. 
8. Tsygankova S.V., Boulygina E.S., Kuznetsov B.B., S. S. Khabibulin, E. V. Doroshenko, E.V. Korotkov, and G. I. El’-Registan p. Obtaining of Intrapopulational Dissociants of Some Bacilli and the Use of DIR-PCR for Their Identification Microbiology (Russian), v.73, N.3, pp.334-340, 2004 
9. Laskin A.A, Kudryashov N.A., Skryabin K.G., Korotkov E.V. "Latent periodicity of serine-threonine and tyrosine protein kinases and another protein families." http://arxiv.org; q-bio.BM/0409008, 2004. 
10. Korotkov E.V. Enzyme as a thermal resonance pump. http://arxiv.org; q-bio.BM/0409009, 2004. 
11. Frenkel F.E., Chaley M.B., Korotkov E.V., Skryabin K.G. Revealing and functional analysis of tRNA0like sequences in various genomes. pp.39-46. in “BIOINFORMATICS OF GENOME REGULATION AND STRUCTURE”, N.Kolchanov and R.Hofestaedt ed’s, Kluwer press, 2004 
12. Laskin A.A., Korotkov E.V., Kudryashov N.A. ”Latent periodicity of many domains in rotein sequences reflects their structure, function and evolution”. pp. 135-144, in “BIOINFORMATICS OF GENOME REGULATION AND STRUCTURE”, N.Kolchanov and R.Hofestaedt ed’s, Kluwer press, 2004 
13. Laskin AA, Kudryshov NA, Korotkov EV "Noise decomposition method and its application for search of latent periodicity in protein kinases", Molecular Biology, (Russian), N3, 420-436. 2005.
14. Tsygankova S.V., Ignatov A.N., Boulygina E.S., Kuznetsov B.B., Korotkov E.V. "Genetic relationships among strains of Xanthomonas campestris pv. campestris revealed by novel rep-PCR primers?" European Journal of Plant Pathology, 110, 845-853, 2004. 
15. Laskin AA, Kudryashov NA, Skryabin KG, Korotkov EV. Latent periodicity of serine-threonine and tyrosine protein kinases and other protein families. Comput Biol Chem. 2005 29(3):229-243 
16. Turutina VP, Laskin AA, Skryabin K.G., Kudryashov N.A. and Korotkov EV, "Latent periodicity of many protein families", Biochemistry, 2006, 71,18-31. 
17. Turutina VP, Laskin AA, Skryabin K.G., Kudryashov N.A. and Korotkov EV, "Latent periodicity of 94 protein families", J. Compt. Biol. 2006, v.13:946-964. 
18. Shelenkov A, Skryabin K, Korotkov E. Search and classification of potential minisatellite sequences from bacterial genomes.DNA Res. 2006 v.13:89-102. 
19. Shelenkov A.A.., Chaley M.B., Skryabin K.G., Korotkov E.V., Revelation and classification of dinucleotide periodicity of bacterial genomes using the method of information decomposition. pp.179-188. in “BIOINFORMATICS OF GENOME REGULATION AND STRUCTURE II”, N.Kolchanov and R.Hofestaedt, L.Milanesi ed’s, Springer, 2006 
20. Laskin A.A., Korotkov E.V., Kudryashov N.A. ”A periodicial nature of 94 protein families” pp. 285-295, in “BIOINFORMATICS OF GENOME REGULATION AND STRUCTURE II”, N.Kolchanov and R.Hofestaedt. L.Milanesi ed’s, Springer, 2006 
21. Laskin AA, Skryabin KG, Korotkov EV Latent periodicity of protein families, identified with the indel-aware algorithm. J Proteome Res. 2007 v.6, 862-868.
22. Shelenkov A, Korotkov A, Korotkov E. MMsat-a database of potential micro- and minisatellites. 409, 53-60, Gene. 2008.
23. Shelenkov A, Skryabin K, Korotkov E. Search and classification of potential minisatellite sequences from plant genomes. Genetika, v. 44, p,120-136, 2008.
24. Френкель Ф.Е., Коротков Е.В. Классификация триплетной периодичность из генов базы данных Kegg-29, Молекулярная Биология, 2008, в печати.

Преподавательская деятельность

Сотрудники группы принимают участие в подготовке инженеров-математиков на кафедре «Прикладная математика» Московского Инженерно-Физического Института (МИФИ). 
Коротков Евгений Вадимович является профессором МИФИ и ведет занятия в течении 2-ух учебных семестров. Коротков ЕВ также участвует в подготовке магистров на 22 кафедре («Кибернетика») МИФИ. Ежегодно на УИР в группу распределяется приблизительно 3-4 студента с различных кафедр МИФИ. УИР у студентов занимает 3 семестра, затем они проходят преддипломную практику и выполняют дипломную работу. Часть из этих студентов затем продолжает обучение в аспирантуре Центра «Биоинженерия» РАН. В настоящее время выполняют УИР 11 студентов МИФИ. 
Руденко Валентина Михайловна является доцентом МИФИ и читает лекции по курсу «Базы данных» и «Языки программирования», а также ведет по этим курсам семинарские и практические занятия. 

Базы данных и программы

Разработанные базы данных и программное обеспечение показаны на сайте: http://victoria.biengi.ac.ru 

На главную
 
О центре | Администрация | Ученый совет | Структура | Достижения | Аспирантура | Контакты | Карта сайта

Designed by Dioskury