Наука

Основные направления исследований

• Рецепция и внутриклеточная сигнализация: молекулярные механизмы передачи сигнала в сенсорных, иммунных, нервных и других клеточных системах.
• Механизмы клеточного стресса. Гибернация. Криоконсервация клеток. Клеточная инженерия. Создание генетического криобанка редких и исчезающих видов живых существ.
• Механизмы действия электромагнитных и акустических полей, а также ионизирующих излучений на клетку и клеточные системы.
• Исследование структуры и функциональных свойств биомолекул. Конформационная подвижность биополимеров. Принципы стабилизации структуры белков и надмолекулярных комплексов.
• Медицинские аспекты клеточной биологии. Молекулярные механизмы клеточных патологий. Поиск средств их диагностики и коррекции.

Достижения, значимые открытия, изобретения:

Впервые зарегистрировано распространение Са2+ — волны в невозбудимых клетках, сопряженное с секрецией АТФ и обеспечивающее согласованное поведение клеточной популяции в ответ на стимуляцию определенных рецепторов. Этот тип межклеточной коммуникации носит универсальный характер и играет важную роль в регуляции функционирования клеток и тканей.

Обнаружен и охарактеризован новый белок-антиоксидант обонятельного эпителия – пероксиредоксин VI. Исследованы основные антиоксидантные свойства, выявлена иерархия в общей системе ферментов-антиоксидантов в организме животных. Показан высокий терапевтический эффект при использовании рекомбинантных пероксиредоксинов VI при лечении острых воспалительных процессов и ран, что позволяет создать новый класс терапевтических препаратов антиоксидантного действия.

Построена карта распределения элементов, которые могут быть вовлечены в регуляцию экспрессии генов в клетках E . coli . Выявлены гены, с кодирующих участков которых, кроме мРНК, может идти синтез антисмысловых или альтернативных (укороченных) РНК-продуктов.

Общее число патентов за последние 5 лет – 9.

Лабораторная база:

• Спектрофотометр CARY 100, Вариан, Австралия
• Система для хроматографического разделения белков Acta Purifier 100 (GE Pharmacia, США)
• Ультразвуковой дезинтегратор Sonicator-4000 (Misonix, США)
• Двухлучевой сканирующий спектрофотометр Evolution 600 (190-900нм, Thermo Scientific, USA)
• Флуоресцентный сканирующий спектрометр Lumina (190-900нм, Thermo Scientific, USA)
• Лазерный сканирующий конфокальный микроскоп Leica TSC SP5 (Leica, Germany)
• Исследовательский микроскоп Leica DM6000B (Leica, Germany)
• Исследовательский микроскоп Axio Observer (Carl Zeiss, Germany)
• Исследовательский микроскоп Axio Imager (Carl Zeiss, Germany)
• Моторизованный стереомикроскоп Leica MZ 16A (Leica, Germany)
• Высокоскоростная флуоресцентная станция AF 6000 (Leica)

Коллекция биологического материала «Экспериментальный генетический криобанк»

В 1978 году профессором Б.Н. Вепринцевым были разработаны основные положения «Программы сохранения генетических ресурсов методами криоконсервации».

1980 г. Создана группа по криоконсервации геномов животных на базе «лаборатории биофизики клетки» («лаборатория криобиологии и биофизики воды»).

4 октября 2013 года приказом №225-н (чл.-корр. Е.Е.Фесенко) в целях повышения эффективности научных исследований и организации взаимодействия с российскими и зарубежными научными и научно-образовательными учреждениями на базе имеющегося в институте биофизики клетки криобанка образцов клеток и тканей редких и исчезающих видов животных и растений, создана коллекция биологического материала «Экспериментальный генетический криобанк ИБК РАН».

Основные преподаватели, руководители научных направлений:

Зинченко Валерий Петрович, д.б.н.

Основные направления научных исследований:

• Биофизические аспекты функционирования клетки. Механизмы рецепции и внутриклеточной сигнализации в различных типах клеток
• Медицинские аспекты физиологии клетки и клеточной биофизики. Разработка подходов к созданию новых медицинских препаратов, к диагностике и лечению различных заболеваний».

Финансируемые в настоящее время проекты:

• Клеточные и молекулярные механизмы развития нейродегенерации при болезни Паркинсона и дофамин-индуцированной нейрональной гибели.
• Разработка оптических методов поиска и биотестирования новых лекарственных препаратов агонистов и антагонистов рецепторов NMDA, AMPA, KA, ГАМКА-, CB1, 5HT1, ССK2, корректирующих психоэмоциональное состояние человека.
• Исследование механизмов функционирования гиппокампа и связанных с ним структур мозга в норме и патологии. Разработка способов предотвращения и компенсации нарушений центральных функций.
• Исследование механизмов глобальной сигнальной недостаточности при ожирении, метаболическом синдроме и диабете II типа. Способы предупреждения ожирения. Механизмы токсического действия насыщенных жирных кислот на клетки сердечно-сосудистой системы, мозга и печени при острых печеночных энцефалопатиях.
• Изучение регуляции липидной буферной емкости адипоцитов человека пептидными гормонами CCK, ANP и AngII в норме, при ожирении и диабете 2-го типа. Рецепторы, сигнализация, механизмы регуляции липогенеза и липолиза в адипоцитах. Анализ механизмов и разработка протекторов печеночных энцефалопатий.
• Разработка лекарственных средств на основе природных метаболитов, обеспечивающих повышение работоспособности при экстремальных физических нагрузках, ускорение восстановления и уменьшение болевого синдрома путем модуляции клеточных сигнальных систем.

Озолинь Ольга Николаевна, д.б.н. проф.

Основные направления научных исследований:

• моделирование структурной организации бактериальных промоторов и поиск их в бактериальных геномах; использование сигналов транскрипции для идентификации мест кодирования новых РНК-продуктов в геноме E.coli, включая антисмысловые, альтернативные и малые нетранслируемые РНК; анализ факторов, ответственных за дифференциальную экспрессию индивидуальных генов и их регуляцию; изучение молекулярно-генетических механизмов возникновения стрессовых состояний у разных видов организмов (температурный шок, развитие гибридного дисгенеза); характеристика белков, индуцируемых в условиях стрессовых состояний; клонирование генов теплового шока

Бобкова Наталья Викторовна, к.б.н.

Основные направления научных исследований:

• изучение клеточных и системных механизмов функционирования головного мозга и информационных процессов в нем, влияние различных физических факторов на деятельность мозга, изучение волновых механизмов в возбудимых тканях; исследование клеточных механизмов памяти в норме и при развитии патологического процесса на животных моделях нейродегенеративных заболеваний (болезнь Альцгеймера и рассеянный склероз). Нейрогенез в мозге. Экспериментальная разработка подходов к ранней диагностике и лечению перечисленных заболеваний.

Винокуров Максим Григорьвич, д.б.н.

Лаборатория участвует в исследованиях по теме плана Института биофизики клетки РАН: «Механизмы клеточного стресса. Влияние физических и химических факторов на клетки и организмы».

Основные направления научных исследований:

• Изучение молекулярных механизмов апоптоза клеток человека и животных при действии апоптоз-модулирующих факторов различной природы в норме и при патологиях;
• Исследование молекулярных механизмов действия белка теплового шока БТШ70 на миелоидные клетки при действии липополисахаридов разной структуры;
• Роль липидов органелл клеток печени и неокортекса (митохондрий, эндоплазматического ретикулума и ядер) в адаптации млекопитающих к естественному (зимняя спячка) и искуственному гипобиозу;
• Участие полиаминов тканей в зимней спячке и в устойчивости млекопитающих к искусственному гипобиозу.

Кондратьев Максим Сергеевич, к.ф.-м.н.

Основные направления научных исследований:

• Исследование молекулярного механизма функционирования бактериородопсина;
• Исследование механизмов стабилизации пространственной структуры глобулярных белков;
• Развитие физических представлений о структурном полиморфизме молекулы ДНК;
• Исследование механизма фолдинга олигопептидных последовательностей.

Колесников Станислав Сергеевич, д.б.н., проф.

Основные направления научных исследований:

• Изучение сигнальных процессов, протекающих в клетках при их возбуждении.

1. изучение рецепторных систем и сопряженных сигнальных каскадов
2. изучение ионных каналов, вовлеченных в сигнальные процессы)
3. изучение профиля экспрессии рецепторных, канальных и других сигнальных белков)
4. математическое моделирование сигнальных и транспортных процессов

• Реконструкция клеточных компонент в модельных системах.

1. клонирование сигнальных и канальных белков и их исследование в гетерологичной системе
2. исследование бактериальных токсинов и других мембранотропных соединений в модельных липидных мембранах
3. разработка биосенсоров

Исследование механизмов молекулярного узнавания:

1. изучение белок-белкового взаимодействия методами молекулярного моделирования и молекулярной графики;
2. анализ взаимодействия рецептор-лиганд методами физической и вычислительной химии)

Впервые зарегистрировано распространение Са²⁺ — волны в невозбудимых клетках, сопряженное с секрецией АТФ и обеспечивающее согласованное поведение клеточной популяции в ответ на стимуляцию определенных рецепторов. Этот тип межклеточной коммуникации носит универсальный характер и играет важную роль в регуляции функционирования клеток и тканей.

Обнаружен и охарактеризован новый белок-антиоксидант обонятельного эпителия – пероксиредоксин VI . Исследованы основные антиоксидантные свойства и выявлена иерархия этого белка в общей системе ферментов-антиоксидантов в организме животных. Показан высокий терапевтический эффект при использовании рекомбинантных пероксиредоксинов VI при лечении острых воспалительных процессов и ран, что позволяет создать новый класс терапевтических препаратов мощного антиоксидантного действия.

Построена карта распределения элементов, которые могут быть вовлечены в регуляцию экспрессии генов в клетках E . coli . Выявлены гены, с кодирующих участков которых, кроме мРНК, может идти синтез антисмысловых или альтернативных (укороченных) РНК-продуктов.

Общее число патентов ИБК РАН за последние 5 лет – 9.

10 лабораторий института задействовано в научно-образовательном процессе.

Коллекция биологического материала «Экспериментальный генетический криобанк»