Исследования в лаборатории ведутся современными методами молекулярной и клеточной биологии, биохимии, генной инженерии.

Основная проблематика лаборатории - изучение механизмов контроля и координации различных этапов экспрессии генов человека и животных и участия в этих процессах протеасом и малых некодирующих РНК. Особое внимание уделяется анализу одного из важнейших этапов генной экспрессии - контролю срока жизни молекул информационных РНК. В рамках этой проблематики основными темами исследований являются:

• Структурно-функциональный анализ протеасом при дифференцировке, апоптозе клеток в культуре, проведении сигнала от рецептора ЭФР, в тканях крысы при действии глюкокортикоидных гормонов.
• Характеристика состава и функций малых РНК, ассоциированных с указанными частицами.
• Анализ разнообразия форм протеасом в клетке и выявление специализированных видов частиц, участвующих в том или ином клеточном процессе.
• Изучение "не-канонических" активностей протеасом - рибонуклеазной и ДНК-связывающей, участия протеасом в сплайсинге.
• Исследование протеасом, избирательно экскретируемых клетками в культуральную среду, а также роли интернализованных клетками частиц.

Протеасомы не являются неизменной, статичной структурой, а их популяция в клетке гетерогенна. Нами впервые обнаружено перепрограммирование протеасом (т.е. изменение их состава, статуса посттрансляционных модификаций субъединиц (фосфорилирования, ацетилирования, убиквитинилирования), специфичности протеолитической и РНКазной активностей) при индукции апоптоза и дифференцировки в быстро пролиферирующих клетках (линия К562). Результаты свидетельствуют в пользу участия специфических видов протеасом в реализации программы апоптоза.

Получены приоритетные результаты о том, что 26S протеасомы способны осуществлять специфический эндонуклеолиз клеточных информационных РНК. Обнаружили, что эта активность регулируется при изменении функционального состояния клетки (при индукции дифференцировки, апоптоза, под влиянием глюкокортикоидных гормонов и ЭФР). Выявили множественные механизмы регуляции рибонуклеазной активности протеасом. Результаты свидетельствуют в пользу участия этих частиц в дифференциальной регуляции срока жизни молекул разных информационных РНК. Проводится идентификация субъединиц протеасом, обладающих РНКазной активностью. Для этого последовательности кДНК субъединиц α1, α2, α3, α4, α5 и α7 были клонированы в экспрессионный вектор pGEX. Были подобраны оптимальные условия экспрессии в E.сoli химерных белков α-типа, слитых с GST. Было показано, что субъединицы α1, α2, α4, α5 и α7, несмотря на отсутствие посттрансляционных модификаций, проявляют эндорибонуклеазную активность по отношению к мРНК p53 и с-myc.

Получены оригинальные данные о регуляции экспрессии повторяющихся последовательностей ДНК под влиянием глюкокортикоидных гормонов и при дифференцировке клеток в культуре. Обнаруженные нами α-РНП частицы прочно связаны с хроматином и содержат в качестве РНК - компонентов малые РНК, в том числе Alu (SINE)-подобные. При секвенировании РНК, очищенных из популяции α-РНП частиц печени крысы, помимо ряда известных малых РНК, включая ID-РНК, был обнаружен новый вид малых РНК -U86, (GenBank). Как оказалось, по ряду свойств α-РНП сходны с протеасомами, однако не идентичны им. Так, обнаружены SINE-ДНК-связывающая и специфическая РНКазная активности α-РНП. Полученные результаты свидетельствуют в пользу возможности участия α-РНП в контроле транскрипции и в регуляции стабильности молекул информационных РНК. На основании этих результатов предложена гипотеза о роли малых антисмысловых РНК в координации посттранскрипционных стадий экспрессии несцепленных генов.

Впервые продемонстрировали, что популяция 26S протеасом, экскретируемая из клеток, высокоспецифична. Обнаружили способность протеасом входить в живые клетки из культуральной среды. Показали, что интернализованные клетками протеасомы направленно влияют на экспрессию генов-регуляторов апоптоза в клетках-реципиентах.

• Antonov, A.V.; Knight, R.A.; Melino, G.; Barlev, N.A.; Tsvetkov, P.O. 2013. MIRUMIR: an online tool to test microRNAs as biomarkers to predict survival in cancer using multiple clinical data sets. CELL DEATH & DIFFERENTIATION. 20, 367. (IF=8.4)
• Moiseeva, T.N.; Bottrill, A; Melino, G; Barlev, N.A. 2013. DNA damage-induced ubiquitylation of proteasome controls its proteolytic activity. ONCOTARGET. 4, 1338-1348. (IF=6.6)
• Lezina, L.; Purmessur, N.; Antonov, A.V.; Ivanova, T.; Karpova, E.; Krishan, K.; Ivan, M.; Aksenova, V.; Tentler, D.; Garabadgiu, A.V.; Melino, G.; Barlev, N.A. 2013. MiR-16 and miR-26a target checkpoint kinases Wee1 and Chk1 in response to p53 activation by genotoxic stress. CELL DEATH & DISEASE. 4, e953-958. (IF=5.2)
• Antonov, A.V.; Krestyaninova, M.; Knight, R.A.; Rodchenkov, I.; Melino, G.; Barlev, N.A. 2014. PPISURV: a novel bioinformatics tool for uncovering the hidden role of specific genes in cancer survival outcome. ONCOGENE. 33, 1621-1628. (IF=8.6)
• Tsimokha, A.S.; Kulichkova, V.A.; Karpova, E.V.; Zaykova, J.J.; Aksenov, N.D.; Vasilishina, A.A.; Kropotov, A.V.; Antonov, A; Barlev, N.A. 2014. DNA damage modulates interactions between microRNAs and the 26S proteasome. ONCOTARGET. 5, 3555-3567. (IF=6.6)
• Lezina, L.; Aksenova, V.; Ivanova, T.; Purmessur, N.; Antonov, A. V.; Tentler, D.; Fedorova, O.; Garabadgiu, A.V.; Talianidis, I.; Melino, G.; Barlev, N.A. 2014. KMTase Set7/9 is a critical regulator of E2F1 activity upon genotoxic stress. CELL DEATH AND DIFFERENTIATION. 21, 1889-1899. (IF=8.4)
• Davidovich, P.; Aksenova, V.; Petrova, V.; Tenter, D.; Orlova, D.; Smirnov, S.; Gurzhiy, V.; Okorokov, A.L.; Garabadzhiu, A.; Melino, G.; Barlev, N.; Tribulovich, V. 2015. Discovery of Novel Isatin-Based p53 Inducers. ACS MEDICINAL CHEMISTRY LETTERS. 6, 856-860. (IF=3.1)
• Althubiti M., Rada M., Samuel J., Escorsa J.M. Najeeb H., Lee K-G., Lam K-P., Jones G.D., Barlev N., Macip S. 2016. BTK modulates p53 activity to enhance apoptotic and senescent responses. CANCER RESEARCH. 76, 5405-5414. (IF=9.3)
• Миттенберг А.Г., Моисеева Т.Н., Барлев Н.А. 2016. Выявление специфических онкомаркеров среди убиквитинилированных белков. Патент 2012144594/10(071708).
• Шувалов О., Васильева Е., Федорова О., Дакс А., Барлев Н. 2016. Убиквитинлигаза MDM2 - Известные и потенциальные биологические функции в контексте противоопухолевой терапии.. СПб, "Фалкон Принт". (ISBN 978-5-4386-1202-5)
• Rada M., Vasilieva E., Lezina L., Marouco D., Antonov A.V., Macip S., Melino G., Barlev N.A. 2017. Human EHMT2/G9a activates p53 through methylation-independent mechanism. ONCOGENE. 36, 922-932. (IF=8.6)
• Shuvalov O, Kizenko A, Shakirova A, Fedorova O, Petukhov A, Aksenov N, Vasileva E, Daks A, Barlev N. 2018. Nutlin sensitizes lung carcinoma cells to interferon-alpha treatment in MDM2-dependent but p53-independent manner. BIOCHEM. BIOPHYS. RES. COMMUN. 495, 1233-1239. (doi: 10.1016/j.bbrc.2017.11.118)