Главная страница Карта сайта Контактная информация




Главная » Наука »
 
Русский     English

Направления и результаты научной деятельности

Направления и результаты научной деятельности сотрудников, аспирантов и студентов факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ

Одна из наиболее активных научных групп факультета - Лаборатория эволюционной геномики, созданная в конце 2010 года для проведения исследований по теме мегагранта "Филогенетический анализ сложного отбора в молекулярной эволюции" (договор №11.G34.31.0008). Руководитель лаборатории – профессор Алексей Симонович Кондрашов.

Основные направление научной деятельности в лаборатории - теоретические и экспериментальные исследования разнообразных проблем, которые можно отнести к области эволюционной геномики. Ученые с ФББ МГУ активно сотрудничают с коллегами из других лабораторий как в рамках МГУ, так и за его пределами, предоставляя им возможность применять методы эволюционной геномики в своих исследованиях.

Одним из выдающихся научных результатов, сотрудниками лаборатории в рамках совместного международного проекта – прояснение биологической роли генной конверсии в геноме бделлоидной коловратки Adineta vaga. Бделлоидные коловратки - большая группа коловраток, перешедшая к бесполому размножению несколько десятков миллионов лет назад. Длительное отсутствие полового размножения и мейоза должно было привести к значительной дивергенции аллелей, однако аллели в геноме A.vaga отличаются друг от друга всего на 2-3%. Вероятным объяснением такой низкой степени дивергенции аллелей является действие генной конверсии. С помощью компьютерных симуляций показано, что распределение расстояний между ближайшими заменами в аллелях A. vaga соответствует теоретическому распределению, которое может быть получено в результате действия генной конверсии на аллели. Эта работа была осуществлена в рамках международного консорциума по секвенированию и анализу генома A. vaga; ее результаты были опубликованы в журнале Nature (Nature. 2013. vol. 500. n. 7463. pp. 453-457. doi 10.1038/nature12326).

Другое важное направление научных исследований на ФББ МГУ - исследование биологических свойств митохондриальные антиоксидантов и разработка на их основе новых лекарственных препаратов. Руководитель этого направления - декан ФББ МГУ, академик РАН В.П.Скулачев.

Одним из последних научных результатов работы группы Скулачева стало открытие защитных свойств митохондриальных антиоксидантов в случае бактериальной инфекции В исследованиях была использована функциональная модель пиелонефрита и ее имитация путем сочетания составных частей инфекционного и воспалительного процесса. Показана определяющая роль активных форм кислорода, продуцируемых митохондриями и разобран механизм патогенеза. Пиелонефрит представляет собой широко распространенное инфекционное заболевание, приводящее к поражению почек. Единственным способом лечения этого заболевания является применение антибиотиков, однако, во-первых, они не показаны для ряда больных (дети, беременные) и, во-вторых, большой современной проблемой стало появление инфекций, устойчивых к современным антибиотикам. Все это определяет необходимость применения других, не антибиотических методов терапии пиелонефрита. Надо отметить, что кроме крайне болезненного протекания этой патологии, наблюдается значительная смертность, как результат поражения почек. В работе использовались две модели возникновения пиелонефрита, традиционная, используемая на лабораторных животных, при которых инфекция вносится в мочевой пузырь и впоследствии поднимается до почек и разработанная группой ранее экспериментальная модель (in vitro), представляющая комбинацию культуры почечного эпителия, лейкоцитов и бактериальных антигенов. В обоих случаях возникает воспаление, элементы которого были прослежены в работе и гибель клеток почки. Эта гибель сопровождалась окислительным стрессом, как в лейкоцитах, так и в клетках почки, и расщеплением антиапоптотического белка bcl-2. При высоком титре вводимых в животное бактерий наблюдалась значительная гибель животных. Все параметры, сопровождающие патологию (окислительный стресс, расщепление протоонкогена, активация элементов воспаления, гибель клеток и гибель животных) устранялись применением митохондриально-направленных антиоксидантов.

Результаты этой работы были опубликованы в журнале PNAS в 2013 г (Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Aug 13;110(33):E3100-8, doi 10.1073/pnas.1307096110).

Направление научной работы группы профессора ФББ МГУ Армена Мулкиджаняна - эволюционный сценарий независимого развития нескольких фундаментально различных ферментативных систем клеточного деления в ответ на независимое появление механически прочных клеточных стенок у бактерий и архей.

Основываясь на сравнительно-геномном анализе механизмов клеточного деления и новых данных о способности лишенных клеточной стенки L-форм бактерий к спонтанному делению, не требующему участия специализированных ферментов, был предложен эволюционный сценарий, в соответствии с которым развитие ферментативных систем клеточного деления могло происходить у бактерий и архей независимо, в ответ на появление прочных клеточных стенок, структура которых у бактерий и архей фундаментально различна.  Энергопотребляющие ферменты клеточного деления были необходимы для разрыва механически прочных клеточных стенок. В соответствии с предложенным сценарием, общий предок бактерий и архей не имел ни клеточной стенки, ни ферментативных систем клеточного деления; деление его клеток могло происходить спонтанно, по мере увеличения отношения площади клеток к их объему, как это наблюдается у L-форм бактерий и в системах липидных везикул.  Эволюционно позднее возникновение, независимо у бактерий и архей, клеточных стенок и ферментов клеточного деления объясняет как отсутствие сходства между компонентами клеточных стенок бактерий и архей, так и наличие нескольких фундаментально различных ферментативных систем клеточного деления.

Результаты этого исследования опубликованы в журнале Cell (Volume 152, Issue 5, 942-944; doi:10.1016/j.cell.2013.02.008)

Основные направление научной работы профессора ФББ Янниса Калайдзидиса – математическая обработка и анализ биологических данных, в том числе – флуоресцентной микроскопии. В результате совместной работы с учеными из Германии был исследован процесс доставки короткой интерферирующей РНК (киРНК) с помощью липидных нано-частиц и выхода киРНК в цитозоль. Полученные данные являются важными для разработки методов орган-специфичной доставки киРНК с целью терапии.

Доставка киРНК остается ключевой проблемой в разработке терапии основанной на подавлении экспрессии генов. Лучшее понимание механизма интернализации киРНК, внутриклеточного транспорта, и выхода из эндосом, могли бы привести к существенному прогрессу в разработке методов доставки киРНК. Ученые следили за интернализацией липидных нано-частиц (ЛНЧ), загруженных меченной киРНК, в различных типах клеток in vitro и в мышиной печени с помощью количественной флуоресцентной микроскопии и электронной микроскопии. Было обнаружено, что ЛНЧ интернализуются как конститутивно, так и индуцированным образом с клатрин-зависимым эндоцитозом и макропиноцитозом. С помощью маркирования киРНК коллоидным золотом была оценена эффективность выхода киРНК в цитозоль: 1–2% . Также было показано, что этот выход сопряжен со специфическим процессом перехода из ранних в поздние эндосомы. Полученный результат проливает свет на механизм доставки киРНК и может быть полезен при разработке адресной доставки лекарств следующих поколений.

Результаты этого исследования опубликованы в журнале Nature Biotechnology (Nature Biotechnology, 31, стр. 638–646, 2013)

Одно из  направлений научной работы доцента ФББ МГУ Ирены Артамоновой – изучение процесса синетеза белка. В работе, сделанной совместно с коллективом Российских ученых, было сделано предсказание копийности белка L12 в рибосомах известных штаммов бактерий. Была впервые выдвинута, а затем и подтверждена в эксперименте, гипотеза о существовании организмов, в состав рибосомы которых входит 8 молекул белка.

Вопрос появление рибосом и факторов трансляции занимает одно из центральных мест в понимании происхождения жизни. Присоединение  факторов трансляции к бактериальным рибосомам опосредована так  называемым L12-стержнем, в состав которого входят белок L10 и несколько  копий белка L12, единственного мультикопийного белка рибосомы. В этой  работе с использованием биоинформатических методов мы предсказываем  стехиометрические параметры для L12-стержня для рибосом 1 200 известных  бактерий, а также митохондрий и хлоропластов эукариот, а наиоболее  неожиданные предсказания проверены экспериментально. У большинства  бактерий L12-стержень включает четыре или шесть копий L12, в основном  независимо от таксономической группы или условий жизни бактерий, тогда как  у некоторых цианобактерий рибосомы содержат восемь копий L12. Рибосомы  митохондрий и хлоропластов включают шесть копий L12. У последнего  универсального общего предка, вероятно, было шесть молекул молекул L12,  связанных с L10. Изменения состава L12-стержня предоставляют уникальную  возможность проследить эволюцию белковых компонент рибосомы.

Результаты этой работы были опубликованы в журнале Nature Communications (Nature Communications 4, Article number: 1387, 2013; doi:10.1038/ncomms2373)

Научно-исследовательская база для ее осуществления научной деятельности

Сотрудники, аспиранты и студенты факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ имеют доступ к обширной базе научно-исследовательского оборудования, расположенного в зданиях факультета и НИИ ФХБ им. А.Н.Белозерского. В том числе, для осуществления научной деятельности доступны такие уникальные приборы, как высокопроизводительный секвенатор последнего поколения Illumina HiSeq2000, пригодный для полногеномного секвенирования; автоматизированная универсальная станция для высокопроизводительных манипуляций с клетками, белками и нуклеиновыми кислотами; оптический микроскоп нового поколения Nikon N-SIM/N-STORM, позволяющий преодолеть дифракционный барьер и наблюдать клеточные структуры (в том числе и в живых клетках) с разрешением до 80 нм (режим SIM – структурированное освещение) и до 20 нм (режим STORM – Stochastic Optical Reconstruction Microscopy); MALDI-ToF/ToF масс-спектрометр Ultraflex Extreme (Bruker Daltonics, Germany); cканнер радиоактивности, флюоресценции (четырехканальное лазерное возбуждение) и хемилюминесценции GE Typhon FLA 9500; просвечивающий электронный микроскоп JEM-1400 (JEOL, Япония), оптимизированный для получения высококонтрастных высокоразрешающих изображений, в первую очередь на медико-биологических образцах.

Помимо вышеперечисленного уникального оборудования, сотрудники, аспиранты и студенты ФББ МГУ обеспечены базовым оборудованием и уникальным парком измерительной техники для проведения научных исследований. Факультет располагает холодной комнатой и центрифужным парком (в том числе и ультрацентрифугами); имеется оборудование для выращивания бактерий, ультразвуковой дезинтегратор, а также пресс Френча, способный работать в проточном режиме. Для проведения оптических исследований имеется оптический кабинет с высококлассными двухлучевыми/двухволновыми спектрофотометрами Aminco-SLM 2000, Hitachi 557, подключенными к компьютерам; действует приставка для быстрого смешивания к Aminco-SLM 2000; имеется ряд других спектрофотометров, спектрофлуориметр, люминометр, а также спектрометр КД для измерения естественной и магнитной оптической активности. Для проведения генетических исследований имеется амплификаторы ДНК, трансиллюминаторы, электропораторы, оборудование для проведения вертикального и горизонтального электрофорезов, а также набор различных ферментов. Исследователи имеют доступ в изотопный блок НИИ ФХБ им. А.Н.Белозерского, оснащенный необходимым оборудованием для радиологических методов исследования.



версия для печати




 




Рейтинг студентов
1-5 курсов по результатам зимней экзаменационной сессии 2016/2017 уч. г.


Расписание занятий
осеннего семестра 2017-2018


Расписание
пересдач весенней экзаменационной сессии 2016/2017 учебного года




  Московский Государственный Университет имени М.В.Ломоносова



Почтовый адрес:
119234 г. Москва, ГСП-1, Ленинские горы МГУ 1, стр. 73,
Факультет биоинженерии и биоинформатики, комната 433.

Телефон / факс: +7 (495) 939-41-95
Справочная телефонов МГУ +7 (495) 939-10-00

E-mail: bioeng@genebee.msu.ru

© 2017 Факультет биоинженерии и биоинформатики
Московского Государственного Университета имени М.В.Ломоносова


 





- создание сайта, 2010