Misha Kudryashev: Native structure and gating of ion channels

Gastgruppe – im August 2021 wechselte Misha Kudryashev an das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin

In-situ-Strukturbiologie von Membranproteinkomplexen

Unsere Forschung zielt darauf ab, Struktur und Regulation von medizinisch zu verstehen wichtige Membranproteine aus Zellen. Wir sind besonders interessiert an den Wirkungen, die Lipide, Transmembran Gradienten und native Interaktionspartner haben bei der Aktivierung von Ionenkanälen. Für die experimentelle Bestimmung der definierten Konformationen dieser Kanäle nutzen wir Membranprotein-Biochemie, Biophysik, Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) und Tomographie (Kryo-ET) sowie Informatik.

Wir verwenden zwei strukturelle Methoden: Erstens, Single-Particle Kryo-EM zum Verständnis der Proteinstruktur bei nahezu atomarer Auflösung bei Vorhandensein von Lipiden in den definierten Funktionszuständen (offen, geschlossen, deaktiviert). Zweitens, in situ Strukturbiologie durch Kryo-Elektronen Tomographie und Subtomogramm-Mittelung (StA), die strukturelle Analyse in nativer oder nativer Umgebung ermöglicht. Obwohl es bereits einige hochauflösende Strukturen gibt, ist die Methode derzeit noch schwierig zu handhaben und führt meist zu Strukturen mit geringerer Auflösung. Um die Subtomogramm-Mittelung in eine weit verbreitete strukturbiologische Technik umzuwandeln und einen deutlichen Auflösungsschub zu ermöglichen, entwickeln wir algorithmische Tools und stellen transparenter Software-Workflows bereit.

Wir werden hauptsächlich durch den Sofja Kovalevskaja Award von der Alexander von Humboldt-Stiftung finanziert. Wir bedanken uns weiterhin bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für ein großzügiges Projektstipendium. Weitere Stipendienprogramme von: Chinesischer Studentenrat, taiwanesische Regierung, Josef Buchmann-Stiftung, Max-Planck-Graduiertenschule (IMPRS), G-Max Precision. Das Gruppe erhielt Forschungsgelder vom Land Hessen für zwei große Forschungsarbeiten innerhalb von Konsortien: Verbundforschungsprojekt zum Membrantransport (http://www.sfb807.de/) und Cluster of Excellence on Macromolecular Komplexe (https://www.cef-mc.de/), die beide von der DFG gefördert werden.

Wir sind eine multinationale multidisziplinäre Gruppe, die zusammenarbeitet, um Lösungen für herausfordernde Grundprobleme im Zusammenhang mit Membranproteinen zu finden. Wenn Sie interessiert sind und Sie für einen langfristigen Zeitraum Teil dieser Gruppe sein möchten, schreiben Sie bitte eine E-Mail an misha.kudryashev(at)biophys.mpg.de mit einem Lebenslauf und ein paar Worten über Ihre Interessen.

Ausgewählte Publikationen

DOI

Sanchez R.M., Zhang Y., Chen W., Dietrich L., Kudryashev M.

Subnanometer-resolution structure determination in situ by hybrid subtomogram averaging - single particle cryo-EM.

Nature Communications 11, 3709 (2020)

DOI

Chen W. and Kudryashev M.

Structure of RyR1 in Native Membranes

EMBO Rep. 2020 May 6; 21(5): e49891

DOI

Sánchez R.M., Mester R., Kudryashev M.

Fast Cross Correlation for Limited Angle Tomographic Data.

In: Felsberg M., Forssén PE., Sintorn IM., Unger J. (eds) Image Analysis. SCIA 2019.
Lecture Notes in Computer Science, Vol 11482. Springer

DOI

Kudryashev M., Castaño-Díez D., Deluz C., Hassaine G., Grasso L., Graf-Meyer A., Vogel H., Stahlberg H.

The Structure of the Mouse Serotonin 5-HT3 Receptor in Lipid Vesicles.

Structure 24: 165–70 (2016).

DOI

Kudryashev M., Wang R., Brackmann M., Scherer S., Maier T., Baker D., DiMaio F., Stahlberg H., Egelman E.H., Basler M.

The structure of the type six secretion system contractile sheath solved by cryo-electron microscopy.

Cell. 160:952-62 (2015)

DOI

Nans A., Kudryashev M., Saibil H.R., Hayward R.D.

Structure of a bacterial type III secretion system in contact with a host membrane in situ.

Nat. Commun. 6:10114 (2015)