Гудимчук Никита Борисович

Основной объект исследования лаборатории - тубулиновые микротрубочки. Они являются важнейшими компонентами внутриклеточного скелета, участвуют в транспорте, поддержании формы клетки, определяют расположение органелл внутри клетки, осуществляют перенос хромосом во время клеточного деления, участвуют в миграции, поляризации клеток, движении жгутиков и ресничек.

Микротрубочки обладают важной, но до конца не разгаданной способностью удлиняться и укорачиваться, благодаря чему могут динамически подстраивать внутриклеточный скелет под текущие задачи клетки. Кроме того, их динамика позволяет развивать толкающие и тянущие силы, которые играют ключевую роль при разделении хромосом в процессе деления клеток. Динамика микротрубочек тонко регулируется десятками различных белков, точные механизмы работы большинства из которых также остаются неизвестны. Из-за важной роли динамики микротрубочек во время клеточного деления, она являются ключевой мишенью для многих современных препаратов химиотерапии рака. Эти препараты, по-разному подавляя динамику микротрубочек, останавливают деление раковых клеток.

В группе ведутся теоретические и экспериментальные исследования микротрубочек по следующим тематикам:

1) Фундаментальные механизмы динамической нестабильности микротрубочки
2) Механизмы работы микротрубочки как молекулярного мотора – древнейшего генератора силы внутри клетки
3) Механизмы регуляции динамики микротрубочек ассоциированными белками
4) Расшифровка молекулярных основ работы ингибиторов динамики микротрубочек и разработка лекарств на новых принципах работы.

1) Gudimchuk NB, McIntosh JR. Regulation of microtubule dynamics, mechanics and function through the growing tip. Nat Rev Mol Cell Biol. 2021 Aug 18. doi: 10.1038/s41580-021-00399-x. Epub ahead of print. PMID: 34408299.

2) Gudimchuk NB, Ulyanov EV, O'Toole E, Page CL, Vinogradov DS, Morgan G, Li G, Moore JK, Szczesna E, Roll-Mecak A, Ataullakhanov FI, Richard McIntosh J. Mechanisms of microtubule dynamics and force generation examined with computational modeling and electron cryotomography. Nat Commun. 2020 Jul 28;11(1):3765. doi: 10.1038/s41467-020-17553-2. PMID: 32724196; PMCID: PMC7387542.

3) Chen J, Kholina E, Szyk A, Fedorov VA, Kovalenko I, Gudimchuk N, Roll-Mecak A. α-tubulin tail modifications regulate microtubule stability through selective effector recruitment, not changes in intrinsic polymer dynamics. Dev Cell. 2021 Jul 26;56(14):2016-2028.e4. doi: 10.1016/j.devcel.2021.05.005. Epub 2021 May 21. PMID: 34022132.

4) Mechanical properties of tubulin intra- and inter-dimer interfaces and their implications for microtubule dynamic instability. PLoS Comput Biol. 2019 Aug 30;15(8):e1007327. doi: 10.1371/journal.pcbi.1007327. PMID: 31469822; PMCID: PMC6742422.

5) McIntosh JR, O'Toole E, Morgan G, Austin J, Ulyanov E, Ataullakhanov F, Gudimchuk N. Microtubules grow by the addition of bent guanosine triphosphate tubulin to the tips of curved protofilaments. J Cell Biol. 2018 Aug 6;217(8):2691-2708. doi: 10.1083/jcb.201802138. Epub 2018 May 23. PMID: 29794031; PMCID: PMC6080942.

6) Gudimchuk N, Roll-Mecak A. Watching microtubules grow one tubulin at a time. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Apr 9;116(15):7163-7165. doi: 10.1073/pnas.1902991116. Epub 2019 Mar 25. PMID: 30910988; PMCID: PMC6462061.

7) Gudimchuk N, Vitre B, Kim Y, Kiyatkin A, Cleveland DW, Ataullakhanov FI, Grishchuk EL. Kinetochore kinesin CENP-E is a processive bi-directional tracker of dynamic microtubule tips. Nat Cell Biol. 2013 Sep;15(9):1079-1088. doi: 10.1038/ncb2831. Epub 2013 Aug 18. PMID: 23955301; PMCID: PMC3919686.