Група системної біології

Керівник групи

Оболенська Марія Юріївна

доктор біологічних наук, професор,
Тел.: (380-44) 200-03-67;
Факс: (380-44) 526-07-59;
E-mail: m.obolenska@gmail.com

Освіта та наукові ступені:

1958–1964 студент, Медичний інститут ім. Богомольця, Київ

1964–1967 аспірант, Інститут геронтології АМН СРСР, Київ

1968 кандидатська дисертація (біохімія)

1999 докторська дисертація (молекулярна біологія)

Посади:

1964-1975 молодший науковий співробітник, лабораторія молекулярної біології, Інститут геронтології АМН СРСР, Київ, Україна

1975-1980 науковий співробітник, відділ молекулярних механізмів біосинтезу білка, ІМБГ НАН України, Київ, Україна

1980–1991 старший науковий співробітник, відділ молекулярних механізмів біосинтезу білка, ІМБГ НАНУ, Київ, Україна

1991-1994 науковий співробітник, Інститут молекулярної і клітинної біології, Альберт–Людвіг Універститет, Фрайбург-Брайсгау, Німеччина

1994-1999 старший науковий співробітник, керівник групи, лабораторія біосинтезу білка, відділ механізмів трасляції генетичної інформації, ІМБГ НАНУ

2000-2009 провідний науковий співробітник, керівник групи, лабораторія біосинтезу білка, відділ механізмів трасляції генетичної інформації, ІМБГ НАНУ

2009-2016 завідувач, лабораторія системної біології, відділ механізмів трансляції генетичної інформації, ІМБГ НАНУ

з 2016 завідувач, група системної біології, відділ ензимології білкового синтезу, ІМБГ НАНУ

Нагороди:

Грудень 1998-Січень 1999 Персональний грант з фонду Жозефа Мяновського, Польща

Червень-Серпень 2002 Персональний грант від UICC (ICRET N580, 2001); робота в Національному Інституті Здоров’я, Бетесда, США

2018 Почесна грамота НАН України з нагоди 100-річчя НАН України

Наукові напрямки:

Системна біологія. Біоінформатика: всегеномний пошук генів-мішеней для транскрипційних факторів; реконструкція генних регуляторних мереж. Моделювання метаболічних мереж

Експресія генів та її регуляція в клітинах евкаріот

Системна біологія.

Початок 20-го сторіччя відзначається виникненням і розвитком нової галузі біології — системної біології, яка ставить на меті дослідити поведінку організму в цілому на противагу вивченню окремих її компонентів. Системна біологія використовує високопродуктивні технології, що виникли внаслідок паралельного розвитку молекулярної біології, біохімії, фізіології, інформатики та математики заради інтеграції різнорідної інформації про біологічні системи для побудови цілісної моделі. Вивчення походження та перебіг багатофакторних захворювань є головним з викликів для системної біології. У 2009 році в Інституті молекулярної біології та генетики при Національній академії наук України розпочала роботу перша лабораторія системної біології (під керівництвом проф. Марії Оболенської).

Наукові дослідження та основні досягнення:

Прееклампсія - розповсюджене ускладнення вагітності з високим рівнем захворюваності та смертності

Прееклампсія є типовим багатофакторним захворюванням, яке зустрічається у 5 – 10 % вагітних по всьому світу. Причиною прееклампсії вважають порушення регуляції в плаценті пов’язане з генетичними, спадковими фактормами, а також факторами довкілля та образом життя, хоча етіологія та патогенез цього захворювання достеменно не відомі. Пов’язані з прееклампсією зміни в плаценті людини були зафіксовані на багатьох рівнях проявів генів: геном, епігеном, протеом метаболом та інших “оміках”. Серед цих “омік” транскриптом є найбільш дослідженим як на рівні тканин так і окремих типів клітин плаценти. Окремі дослідження систематично потерпають від недостатньої статистичної достовірності у зв’язку з невеликим розміром статистичної вибірки. Об’єднання (інтеграція) даних декількох досліджень збільшує відтворюваність і сенситивність досліджень і статистичну значущість результатів.

Метою нашого дослідження є інтеграція наявних у відкритому доступі даних генної експресії в плаценті людини в нормі та за умов прееклампсії.

Остаточною метою є аналіз диференційно екпресованих генів у нормі й патології. Ось короткий виклад етапів роботи:

  1. Створення спеціалізованої бази даних генної експресії в здоровій та хворій плаценті (виконано, дані доступні за посиланням ).

  2. Генна експресія в 77 цілісних зразках здорової плаценти впродовж гестації на базі даних мікромасивів (виконано).

    Ми виявили 253 (152 позитивно та 101 негативно регульовані) і 489 ( 221 позитивно та 268 негативно регульовані) диференційно експресовані гени між II і І триместрами та ІІІ і ІІ триместрами відповідно. Нижче наведені відповіді графи білкової взаємодії, розбиті на кластери відповідно до біологічних процесів, в яких вони залучені [Lykhenko et al., 2021 a,b,c].

    Рис.1 Білок-білкові взаємодії між продуктами диференційно експресованих генів між другим і першим триместрами вагітності.

    Рис.2 Білок-білкові взаємодії між продуктами диференційно експресованих генів між третім і другим триместрами вагітності.

  3. Генна експресія у цілісній тканині плаценти в умовах прееклампсії за даними мікромасивів та РНК секвенування (виконується).
  4. Роль куріння у зменшенні ризику захворювання на прееклампсію (виконується)
  5. Аналіз генної експресії у компонентах матково-плацентарного комплексу (хоріон, децидуа), в окремих типах клітинин та у крові матері й плоду; власні експерименти з використанням секвенування наступного покоління; аналіз протеому й метаболому (заплановано)
  6. Розширення можливостей користувацького інтерфейсу сайту IGEA: інтеграція декількох датасетів, аналіз диференційної експресії, біологічна інтерпретація (заплановано)
  7. Інтеграція декількох датасетів мікромасив-експериментів без виключення генів, для яких відсутні дані в одному чи декількох датасетах. Ця вдосконалена методика інтеграції даних дозволила б широкомасштабну інтеграцію даних (заплановано).

Використані методики: iнтегративний аналіз генної експресії з незалежних експериментів, визначення статі за даними генної експресії [Lykhenko et al., 2021a,c]

Метагеноміка довкілля: вивчення міських біомів

Ми приймаємо участь у міжнородному консорціумі МetaSUB, що має на меті побудувати молекулярний профіль мікробіому в містах по всьому світу та вдосконалити їхнє проектування, функціональність та вплив на здоров’я. Хоча системи громадського транспорту є місцями найбільш щільної взаємодії мільйонів людей кожного дні, мало що відомо про динаміку змін у мікробіомі та в метагеномному профілі поверхонь найбільшої взаємодії, найважливіше, – вплив змін у метагеномному профілі на життя окремих людей і міста в цілому.

Мікробіом – це екосистема, мікроорганізмів, що живуть на, в та довкола нас. Метагеном – це сукупність ДНК довкола нас: людської, бактеріальної, вірусної, рослинної і т.д. Численні дослідження вказують на зв’язок між мікробіомом і метагеномом та здоров’ям людини.

Грід і хмарні технології

  • Адаптація хмарних технологій для використання в аналізі генної експресії
  • Створення сервісів для користувачів

Українські проекти:

Проекти Національної академії наук України:

  • 2012 Проект №69-53 “Розробка енсембль-методу з високим ступенем паралелізації для моделювання мереж генної регуляції у Грід-середовищі”
  • 2011 Проект Г16–46 “Розробка нових високо-паралельних ГРІД-методів моделювання мереж генної регуляції для системного аналізу відповіді печінки на дію інтерферону альфа”
  • 2010 Проект Г16–46 “Розробка нових методів грід-обчислень з високим ступенем паралелізації для системного аналізу процесів відновлення печінки через моделювання мережі генної регуляції на основі широкомасштабного визначення експресії генів”

Проекти Міністерства освіти і науки України:

  • 2013 Проект для талановитої молоді: Грaнт Президента України “Визначення факторів ризику дял розвитку прееклампсії і маркери ранньої діагностики”
  • 2006 Проект для талановитої молоді: Грaнт Президента України “Біомаркери для попердженя ускладностей вагітності”

Міжнародні гранти:

  • 2019-2020 Joint Austria-Ukraine research project “Detection of Antimicrobial Resistances and their Dissemination Potential in Urban Metagenome Samples“, M/84-2019, M/126-2020
  • 2016-2017 Joint India-Ukraine research project “Cross-talk of modifying enzymes TRIM in regulation of interferon alpha and cell survival in regenerating liver”, М/31-2016; М/190 -2017
  • 2008-2009 Grant from scientific and technological cooperation Ukraine – Slovakia "Folate-and detoxication activity in human placenta from environmentally exposed pregnancies" №М/28-2008
  • 2008-2009 INTAS Grant for young scientists №06-1000014-5961 "Folate-related one-carbon unit metabolism in human placenta from environmentally exposed pregnancies"
  • 2007-2009 STCU Grant N 4381 "New technologies in the study of interferon alpha functional activity"
  • 2006-2007 Grant from scientific and technological cooperation Ukraine – Slovakia "Polluted environment and genotoxic damage of human placenta" №152-2006
  • 2006-2007 Grant from International Federation of scientists in the area Medicine "Interferon alpha and its role in liver cells transition from quiescence to proliferation"
  • Short-term UNESCO Grants (M.Perepelyuk, 2006; B.Tokovenko, 2007; A.Slonchak, 2008; A.Kuklin, 2009)
  • 2001 UICC (ICRET N580) "DNA adducts in placentas of environmentally exposed pregnancies" ґ
  • Grant form Polish Ministry of science and education № 40115732/3043 "Regulation of GSTP1 expression in human placenta from environmentally exposed pregnancies"

Співробітництво:

з українськими організаціями:

  • ДУ “Інститут епідеміології та інфекційних хвороб ім. Л. В. Громашевського АМН України”, Київ
  • Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця, НАНУ, Київ
  • Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна, НАНУ, Київ
  • Інститут теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова, НАНУ, Київ
  • Київський академічний університет, Київ

з закордонними організаціями:

  • University of Applied sciences, FH Campus Wien
  • Institute of Informatics, University of Warsaw
  • The Division of Cell Biology, History and Embryology, Medical University of Graz, Austria
  • MetaSUB Consortium - Metagenomics & Metadesign of Subways & Urban Biomes

Вибрані публікації:

  1. Danko, D., Bezdan, D., Afshinnekoo, E., Ahsanuddin, S., Bhattacharya, C., Butler, D. J., … Frolova, A.O., ... & International MetaSUB Consortium. (2020). Global genetic cartography of urban metagenomes and anti-microbial resistance. Cell (in press).
  2. Lykhenko O., Frolova A. , and Obolenska M. a) Сonsecutive Integration Of Available Microarray Data For Analysis Of Differential Gene Expression In Human Placenta. Biotechnologia Acta. 2021; 14 (1): 38-45.
  3. Lykhenko OK, Frolova AO , and Obolenskaya MYu. b) Сhanges in the human placental transcriptome during the physiological course of pregnancy. Biopolym.Cell 2021;37 (1): 73 - 82.
  4. Lykhenko OK, Obolenskaya MYu. ISSN 1025-6415. c) The Knowledge Of Chromosomal Sex Is Important for Large-scale Analysis of Gene Expression. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2021. № 1: 100—109.
  5. Obolenskaya M, Dotsenko V, Martsenyuk O, Ralchenko S, Krupko O, Pastukhov A, Filimonova N, Starosila D, Chernykh S, Borisova T. A new insight into mechanisms of interferon alpha neurotoxicity: Expression of GRIN3A subunit of NMDA receptors and NMDA-evoked exocytosis. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2021 Mar 27;110:110317. doi: 10.1016/j.pnpbp.2021.110317. Epub ahead of print. PMID: 33785426.
  6. Rodriguez R, Konovets I, Ralchenko S, Kharkhota M, Kostyuk A, Kosach V, Voronina I, Filimonova N, Obolenskaya M. A low-cost mass spectrometry-based approach for quantifying purines in placental explants. International Journal of Mass Spectrometry. 2021; 460: 116490. https://doi.org/10.1016/j.ijms.2020.116490
  7. Hodorová, V., Lichancová, H., Zubenko, S., Sienkiewicz, K., Penir, S. M. U., Afanasyev, P., ... & Nosek, J. Genome sequence of the yeast Saprochaete ingens CBS 517.90. Microbiol Resour Announc. 2019 Dec 12;8(50):e01366-19. doi: 10.1128/MRA.01366-19.
  8. Birukov A, Muijsers HEC, Heidecke H, Drost JT, Cunnigham MW, Kraker K, Haase N, Frolova A, Müller DN, Herse F, Maas AHEM, Dechend R. Regulatory antibodies against GPCR in women ten years after early-onset preeclampsia. Front Biosci (Landmark Ed). 2019;24:1462-1476.
  9. Taylor, D.M., Aronow, B.J., Tan, K., Bernt, K., Salomonis, N., Greene, C.S., Frolova, A., Henrickson, S.E., Wells, A., Pei, L. and Jaiswal, J.K., The Pediatric Cell Atlas: defining the growth phase of human development at single-cell resolution. Developmental cell, 2019; 49 (1):10-29. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2019.03.001
  10. Nonn O, Güttler J, Forstner D, Maninger S, Zadora J, Balogh A, Frolova A, Glasner A, Herse F, Gauster M. Placental CX3CL1 is Deregulated by Angiotensin II and Contributes to a Pro-Inflammatory Trophoblast-Monocyte Interaction. Int J Mol Sci. 2019;20(3):641. doi: 10.3390/ijms20030641.
  11. Frolova, Alina, and Bartek Wilczyński. "Distributed Bayesian networks reconstruction on the whole genome scale." PeerJ. 2018; 6: e5692.
  12. Uspenska K, Lykhmus O, Obolenskaya M, Pons S, Maskos U, Komisarenko S, Skok M. Mitochondrial Nicotinic Acetylcholine Receptors Support Liver Cells Viability After Partial Hepatectomy. Front Pharmacol. 2018; ;9:626. doi: 10.3389/fphar.2018.00626.
  13. Lykhenko O., Frolova A. O. & Obolenskaya M. Yu. Creation of gene expression database on preeclampsia-affected human зlacenta. Biopolym Cell. 2017; 33 ( 6):442–452 doi: http://dx.doi.org/10.7124/ bc.000967
  14. R. Rodriguez, O. Vakulenko, S. Ralchenko,A. Kostiuk, L. Porublyova, I. Konovets, I. Voronina, M. Obolenskaya. Quantification of S-adenosylmethionine and S-adenosylhomocysteine in human placenta and placental explants under homocysteine treatment. International Journal of Mass Spectrometry 2017; 421: 279-284. doi.org/10.1016/j.ijms.2017.08.002
  15. Korneeva KL, Rodriguez RR, Ralchenko SV, Martunovska OV, Frolova AO, Martsenyuk OP, Manzhula LV, Melnyk VT, Shkoropad OY, Obolenska MY. Expression of genes, encoding the enzymes of cysteine metabolism in human placenta in the first and third trimesters of uncomplicated pregnancy. Ukr Biochem J. 2016; 88(1):88-98. doi: 10.15407/ubj88.01.088.
  16. A. Frolova and M. Obolenska, "Integrative approaches for data analysis in systems biology: Current advances," 2016 II International Young Scientists Forum on Applied Physics and Engineering (YSF), 2016; pp. 194-198, doi: 10.1109/YSF.2016.7753835.
  17. Bondarenko V, Obolenska MYu. Bioinformatics analysis of cis-regulatory elements in Mbl1 and Mbl2 genes in Rattus norvegicus. Biopolym Cell 2015; 31(1):63–70.
  18. Kuklin A. V., Poliezhaieva T. A., Zhyryakova I. O., Ogryzko V. V., Obolenskaya M. Yu. Expression of ISGylation related genes in regenerating rat liver. Biopolym Cell 2015; 31 (5):351 - 361..
  19. Kuklin A, Tokovenko B, Makogon N, Oczko-Wojciechowska M, Jarząb B, Obolenskaya M. Hepatocytes response to interferon alpha levels recorded after liver resection. J Interferon Cytokine Res. 2014;34(2):90-9. doi: 10.1089/jir.2012.0125.
  20. Obolenskaya MYu, Tokovenko BT, Kuklin AV, et al. The start of systems biology in Ukraine. Biopolym. Cell 2014;30(1):16–24.
  21. Obolenska MYu. Systems Biology and project ENCODE. Ukr. Biochem. J. 2014;86(4):5-17.
  22. Frolova AO. Overview of methods of reverse engineering of gene regulatory networks: Boolean and Bayesian networks. Biopolym Cell 2012; 28(3): 163–170. doi:10.7124/bc.000036
  23. Rodriguez RR, Lushchyk IS, Obolenska MYu.Stoichiometric model of folate dependent metabolism of one carbon units in human placenta. Ukr. Biochem. J. 2012; 84(4):20–31.
  24. Slonchak AM, Chwieduk A, RzeszowskaWolny J, Obolenskaya MYu Regulation of Glutathione Stransferase expression in melanoma cells. In: Yohei Tanaka, editor. Breakthroughs in Melanoma Research. Vienna, Austria: InTech; 2011. p. 145–156. doi:10.5772/18747
  25. Mislanova C, Martsenyuk O, Huppertz B, Obolenskaya M. Placental markers of folate related metabolism in preeclampsia. Reproduction. 2011; 142(3):467–76. doi:10.1530/REP-10-0484
  26. Obolenskaya MY, Teplyuk NM, Divi RL, Human placental glutathione S-transferase activity and polycyclic aromatic hydrocarbon DNA adducts as biomarkers for environmental oxidative stress in placentas from pregnant women living in radioactivity and chemicallypolluted regions. Toxicol Lett. 2010; 196(2):80–6. doi:10.1016/j.toxlet.2010.03.1115
  27. Dragushchenko O. O., Tokovenko B. T., Obolenskaya M. Yu. Primary analysis of results of whole genome search for genes of response to the effect of interferon alpha. Ukr. Biochem. J. 2010; 82(1):82–9.
  28. Tokovenko B, Golda R, Protas O, Obolenskaya M., El'skaya A. COTRASIF: conservationaided transcriptionfactorbinding site finder. Nucleic Acids Res. 2009; 37(7):e49. doi:10.1093/nar/gkp084
  29. Porubliova LV, Rebriev AV, Gromovoy TYu, Minya IY, Obolenskaya MYu. MALDITOF mass spectrometry in investigation of high molecular biological compounds. Ukr. Biochem. J. 2009; 81(3):46–56.