« back
Основные достижения
- На основе разработанной суперкомпьютерной модели эволюции хордовых предсказан ген ENSXETG00000033176 как ответственный за утрату регенеративной потенции и развитие конечного мозга у теплокровных позвоночных по сравнению с холоднокровными. Экспериментальное исследование гена в лаборатории ИБХ РАН подтвердило предсказание.
- На основе той же модели, применённой к грызунам и приматам, обнаружены гены, отсутствующие у долгоживущих видов и присутствующие у короткоживущих. Предположено: эти гены связаны с продолжительностью жизни, что хорошо согласуется с их физиологическими, анатомическими, онкорезистентными и другими особенностями.
- На больших данных статистически обосновано: в эволюции приспособление к условиям окружающей среды (к её температуре) у бактерий, архей и в пластидах водорослей сопряжено со специфическим изменением расстояний между генами. Например, высокая температура соответствует относительно малым межгенным расстояниям, а низкая – большим межгенным расстояниям.
- Получена кластеризация белков, кодируемых в пластидах родофитной ветви, что привело к тонкой классификации внутри семейств белков. Отсюда найдены гены, специфичные для пластид багрянок. Предсказана регуляция транскрипции гена moeB транскрипционным фактором Ycf28, кодируемым в пластидах красных водорослей.
- Разработаны эффективный алгоритм и программная реализация для предсказания предковых хромосомных структур и сценариев их эволюции. Программа применена для построения эволюции хромосомных структур пластид, митохондрий и ядерных генов эукариот.
- Получена классификация и найдены новые типы аттенюаторной регуляции на уровнях транскрипции и инициации трансляции, в частности, у актинобактерий и альфа-протеобактерий. Впервые предсказана регуляция инициации трансляции посредством Т-бокса. Предсказан новый тип аттенюаторной регуляции, характеризуемый малым расстоянием (10-11-12-13 п.н.) между структурным и лидерным генами, который по нашей гипотезе связан с реинициализацией рибосомы, транслирующей лидерный пептид. Выполнен массовый поиск всех типов регуляторных систем у актинобактерий и альфа-протеобактерий. Например, предсказана регуляция генов, кодирующих белки с доменами PF00480 или PF14340, и обоснована гипотеза о важной роли этих белков в метаболизме серы.
- Развита модель аттенюаторной регуляции, в которой учтена динамика вторичных структур ДНК и РНК, РНК-триплексов, температуры среды обитания бактерии, G-квадруплексов. Модель реализована эффективной параллельной компьютерной программой. Модель подтверждена экспериментальными данными.
- Предсказана совместная регуляция экспрессии всех генов, кодируемых в апикопластах Toxoplasma gondii. Выполнен сравнительный анализ удлинений кодируемых в ядре белков апикопластов, что обеспечивает их транслокацию в апикопласт и регуляцию: например, дополнительный N-конец у Toxoplasma gondii в среднем в полтора раза длиннее, чем у Neospora caninum, и в два раза длиннее, чем у Plasmodium falciparum. Предложена гипотеза о регуляции активности апикопластов кокцидий, которая основана на посттрансляционной модификации избыточно длинного N-конца белка, направляющегося в апикопласт, что играет ключевую роль в регуляции реактивации кокцидий через реактивацию апикопластов в целом. Недавно эта гипотеза подтверждена экспериментально.
- Выполнен анализ полного митохондриального генома ортонектиды Intoshia linei. Он показал, что I. linei расположена внутри кроны дерева анелид. Положение ортонектид в анелидах также подтверждено присутствием синапоморфий общих для I. linei и кроны анелид в митохондриальных белках cox1, cytb, nad6, atp6 и соседством trnN-cox2 в порядке митохондриальных генов. Ортонектиды ранее рассматривались как отдельный тип. Обоснована наша гипотеза – ортонектиды есть дивиантные анелиды. Изучено филогенетическое положение Dicyema sp.
- Разработана математическая модель и эффективный алгоритм построения совместной эволюции геномных элементов и видов с учётом широкого набора эволюционных событий. Модель составлена из трёх модулей: согласование филогенетических деревьев генов/белков и видов, реконструкция эволюции хромосомных перестроек, совместный сценарий эволюции регуляторных систем, генов и видов. Модель реализована программой для суперкомпьютерных вычислений.
- Построены эволюционные деревья эубактерий, пластид и цианобактерий (последние сопоставлены с деревьями видов, что позволило выделить группы видов, чьи пластиды имеют общее происхождение), деревья хромосомных структур митохондрий споровиков и пластид родофитной ветви, дерево пластид семенных растений с незначительной политомией.
- Предсказаны регулоны NtcA и NtcB у цианобактерий. Изучены вставки прямых повторов в микроэволюции митохондрий и пластид семенных растений.
- Разработана компьютерная модель конкуренции РНК-полимераз в пластидах и митохондриях. Модель подтверждена известными экспериментами о конкуренции РНК-полимераз в пластидах ячменя и арабидопсиса. Предсказана транскрипционная регуляция экспрессии генов пластид, вовлечённых в транспорт сульфатов у Viridiplantae. На основе модели, применённой к хордовых животным, предложен механизм МELAS-синдрома и влияния на фенотип недостатка тиреоидного гормона.
- Найден эффективный алгоритм сведения NP-полной задачи о разбиении множества с весами на две равные по суммарному весу части к задаче поиска особой точки на гиперповерхности, заданной кубической формой малого ранга, что приводит к эффективному эвристическому алгоритму решения исходной задачи.
- Найдена пара параллельных гиперплоскостей в 30-мерном пространстве, однозначно определяемых лежащими на каждой из них вершинами единичного куба, строго между которыми не лежат вершины куба, но лежат целые точки. Найдена тройка аналогичных гиперплоскостей в 37-мерном пространстве, строго между которыми не лежат вершины куба, но лежат целые точки.
- Получены рекурсивные решения ряда проблем дескриптивной теории множеств. Например, явно описано простое несчётное множество чисел, не содержащее ни одного числа, которое можно явно описать, эффективно определить.
- Разработан эффективный вероятностный алгоритм сведения системы линейных уравнений к одному линейному уравнению с относительно маленькими целыми коэффициентами, имеющему те же булевы решения, что и исходная система при условии, что первое уравнение имеет мало избыточных булевых решений, которые не являются решениями всей системы.
« back
|