Достижения

Лаборатория молекулярной биологии клетки

Достижения лаборатории

  • За годы более, чем 60-летнего существования в лаборатории сформулированы представления о структурно-функциональной организации хлорофилла в хлоропласте, гетерогенности его пигментного фонда, характере связей пигмента с белками и липидами хлоропласта. Впервые в Беларуси применены радиоактивные изотопы углерода и фосфора в исследовании биосинтеза пигментов и их организации в мембранах хлоропластов. Обнаружено взаимодействие биосинтезов хлорофилла и каротиноидов.
  • Доказано принципиальная идентичность строения молекул протохлорофиллового пигмента высших покрытосеменных растений.
  • Установлено, что протохлорофиллид является непосредственным предшественником хлорофиллида в цепи синтеза хлорофилла.
  • Доказано постоянство морфологической целостности хлоропласта при любой длительности вегетации листа.
  • Выявлена взаимосвязь между снижением фотосинтетической активности вечнозеленого листа в онтогенезе и уменьшением активности функционирования системы биосинтеза пигментов, сопряженным с нарушением оптимальной организации хлорофилла в мембранах хлоропластов.
  • Установлено, что в процессе онтогенеза предшественником фотоактивного протохлорофилида является коротковолновая форма протохлорофиллида, поглощающая свет при 634 нм. Получили развитие работы по изучению биофизических механизмов фоторецепторных процессов в животных и растительных организмах.
  • В области зрительной рецепции изучена структурная динамика зрительного пигмента родопсина и фоторецепторных мембран. Исследованы фоторегуляторные реакции в фоторецепторных клетках при фотоконтроле Са2+-потоков в пределах мембранных компартментов. Установлен связанный характер цГМФ в наружном сегменте палочки, идентифицированы специфические центры его связывания в фоторецепторной мембране. Изучен обмен фосфоинозитидов в фоторецепторных мембранах, показана регуляторная роль инозиттрифосфата при его действии на внутриклеточные Са2+ депо.
  • Клонированы гены регуляторных белков сетчатки и лимфоцитов человека. Получена полная кодирующая последовательность кДНК тирозинкиназы семейства Csk из лимфоцитов крови человека Homo sapiens. Разработан метод диагностики заболеваний органов зрения на основе ПЦР-анализа гена Csk-тирозинкиназы.
  • Разработан метод детекции полиморфизма длины рестрикционных фрагментов (ПДРФ) для выявления мутации по гену RYR1, ассоциированной со злокачественной гипертермией у животных.
  • Проведены работы по определению генотоксичности углеродных нанотрубок, используемых в электронной промышленности.
  • В области фоторецепции растений разработана оригинальная методика выделения фоторецепторного белка фитохрома из растительной ткани. С использованием ряда физико-химических подходов установлены конформационые различия красной и дальнекрасной форм фоторецептора.
  • С помощью флеш-фотолиза и наносекундной спектроскопии изучены заключительные стадии фототрансформации фитохрома, описан так называемый пул «поздних интермедиатов». Установлен фитохромный контроль эффективности Са2+ потоков в растительной клетке. Показано, что Са2+ выступает в роли основного посредника обмена информацией в ходе внутриклеточной сигнализации. Показаны особенности метаболизма фосфоинозитидов и циклических нуклеотидов в растительной клетке. Установлена природа и роль ряда интермедиатов в цепи трансукции фитохромных и фитогормональных эффектов.
  • Совместно с Институтом общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН (ИОГен РАН) сконструированы векторы для инсерционного мутагенеза растений с помощью Т-ДНК. Созданы генетические конструкции для посттранскрипционного ингибирования экспрессии гена фитохрома с использованием техники антисмысловых РНК. Получены трансгенные растения табака с уменьшенным содержанием фитохрома А, что позволило получить новую информацию о роли этого белка в механизмах фотоконтроля на молекулярно-биологическом уровне в растительной клетке. Созданы генетические конструкции для посттранскрипционной модификации экспрессии генов фосфолипазы С в клетках растений. Совместно с филиалом Института биоорганической химии РАН получены трансгенные растения картофеля белорусских сортов, экспрессирующие одну из форм гена цекропина Р1. Созданы генетические конструкции для синтеза цекропин-меллитингвых гибридов в клетках растений картофеля.
  • Установлена зависимость от световых условий роста растений ферментативной активности фосфолипазы D и участие фоторецептора фитохрома, фитогормонов и ряда внутриклеточных интермедиатов в механизмах светового контроля ферментативной активности фосфолипазы D в растительной клетке.Освоен синтез немодифицированных олигонуклеотидов, создана лаборатория по производству ДНК-праймеров.
  • Разработаны методы получения и наращивания биомассы мезенхимальных стволовых клеток с высокой жизнеспособностью из различных источников, технологии их индуцированной дифференцировки, технологии приготовления клеточных биопрепаратов на биодеградируемых матрицах, методы криозамораживания и криохранения.
  • Изучен метаболизм порфиринов в стволовых клетках и особенности их функционирования в условиях гипоксии
  • Разработана концепция взаимодействия между световыми и гормональными сигнальными каскадами в растительной клетке и роли Са2+ и циклических мононуклеотидов как узловых элементов сигнальных систем.

    Показано, что гуанилатциклазная сигнальная система, совместно с NO-синтазной и кальциевой сигнальными системами, участвует в формировании ответа растений на действие теплового, холодового и окислительного стресса, индуцируемого пероксидом водорода.

    Показано, что при засолении трансдукция внутриклеточного сигнала полиаминов реализуется с участием цГМФ-зависимой сигнальной системы и опосредовано NO.

    Обнаружены различия в биохимических параметрах компонентов гуанилатциклазной системы (содержание цГМФ и фермента его синтеза гуанилатциклазы) в контрастных по устойчивости к абиотическим факторам (засуха, низкие температуры) сортах растений ячменя и в контрастных по устойчивости к биотическим факторам (патоген Phytophthora infestans) сортах растений томата.

    5. Впервые показано, что специфичность клеточных ответов на действие циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ) в клетках растений обусловлена  центрами связывания в белках-мишенях – компонентах цепей трансдукции жизненно важных регуляторных сигналов. Впервые цГМФ-связывающие белки из растений выделены и идентифицированы с помощью методов протеомики.

    С помощью протеомного анализа установлен диагностический профиль экспрессии белков в растениях при окислительном стрессе.

    В плазме крови человека выявлен диагностический профиль белковой экспрессии при заболеваниях органов дыхания и на его основе предложен вспомогательный метод для проведения скринингового обследования пациентов при проведении медосмотра и с целью профотбора. Выявлены генотипы повышенного риска к развитию бронхолегочных и нейросенсорных заболеваний, что позволяет использовать данные гены в качестве маркеров для формирования групп риска при проведении предварительных и периодических медосмотров с целью профилактики патологий профессионального генеза. Метод апробирован ОАО «Беларуськалий» для скринингового обследования сотрудников комбината при проведении профессионального осмотра и с целью профотбора.

    С использованием комбинации двумерного гель-электрофореза и масс-спектрометрического анализа установлено, что наноструктуры техногенного происхождения приводят к значительным качественным изменениям протеома лимфоцитов крови человека, предложена тест-система для мониторинга биологического действия техногенных наноматериалов на организм человека.

    С помощью протеомного анализа выявлены белковые маркеры мясной продуктивности сельскохозяйственных животных, предложен алгоритм протеомного диагностикума для определения продуктивных качеств особей свиней различных пород/помесей для селекции и определения качества мяса.

    Впервые разработан лабораторный оптический биосенсор для определения глюкозы и пероксида водорода на основе тушения люминесценции оксида цинка. На примере данного биосенсора показано успешное использование наноструктурированного оксида цинка в качестве оптического датчика для обнаружения глюкозы.

    На базе научно-исследовательской группы биологии стволовой клетки создан Центр клеточных технологий, имеющий современную производственную базу для получения стандартизованных клеточных трансплантатов с высокими функциональными характеристиками. Производство соответствует международным стандартам GMP.

  • Открыт Республиканский научно-медицинский центр «Клеточные технологии» (РНМЦ).

Изобретения

По разработкам лаборатории получено 9 патентов РБ, осуществлено 25 внедрений разработок в практику, две инструкции на лечение заболеваний с использованием мезенхимальных стволовых клеток

Приборостроение

В лаборатории осуществлена разработка, создание и реконструкция ряда приборов и установок:

  • на основе модификации спектрофотометра создана установка для регистрации и количественных измерений фитохрома в листе in vivo;
  • установка для изучения обратимой фототрансформации фитохрома в образцах;
  • лабораторный образец фотобиосенсора на основе кислородного электрода Кларка;
  • приставка к спектрофотометру для кросс-иллюминации образцов;
  • компьютеризированная установка для измерения хемилюминесценции экворина, которая позволяет проводить регистрацию внутриклеточной концентрации ионов кальция при изучении роли вторичных посредников в цепи трансдукции световых и фитогормональных сигналов в клетке;
  • установка для полуавтоматического измерения активности ферментов;
  • приставка к спектрофотометру для сканирования гелей;
  • компьютеризация спектрофотометра для количественных измерений растительных пигментов;
  • перемешивающие устройства для выращивания микроорганизмов.

В лаборатории имеется оборудование:

  • Комплекс оборудования для микроэррэй-анализа,
  • ДНК-синтезатор MerMade-4 (BioAutomation Corp., США),
  • Спектрофотометр Nanodrop 2100С (Thermo, США)
  • Система для вертикального и горизонтального гель-электрофореза (Bio-Rad Laboratories, США)
  • Система гель-документации VersaDoc (Bio-Rad Laboratories, США)
  • Калибровочный денситометр GS-800 (Bio-Rad Laboratories, США)
  • Секвенатор нуклеиновых кислот (Великобритания)
  • Система для полусухого электроблоттинга Trans blot turbo transfer system (Bio-Rad Laboratories, США)
  • Универсальный анализатор VICTOR2™ (PerkinElmer, Inc., США)
  • Хроматографическая система Biologic LP (Bio-Rad Laboratories, США)
  • Проточный цитофлуориметр FACSCanto II (Becton Dickinson, США)
  • Флуоресцентный микроскоп Olympus IX71 (Olympus, Япония)
  • Амплификатор для ПЦР в режиме реального времени CFX-96 (Bio-Rad, США)
  • Ультраморозильник HFU 586 (Thermo Scientific, Германия)
  • Ультраморозильная камера ULTF-1400 (Arctiko, Дания)
  • Проходной автоклав Systec DX 90 Series 2D (Systec, Германия)
  • Суховоздушный стерилизатор SWOF-50 (DAIHAN Scientific, Ю. Корея)
  • Машина для термозапечатывания роторного типа Hawo-800 (Германия)
  • Переносной термостат Cryologic (Cryologic, Австралия)
  • Термостат INCUCELL 55 Standard (MMM Medcenter, Германия)
  • СО2-инкубатор CO2CELL 190 Comfort (MMM Medcenter, Германия).

К началу страницы