МГУ–2012: Международный учебно-научный биотехнологический центр

Юбилеи. 28 апреля исполнилось 70 лет со дня рождения зам. директора, специалиста по учебно-методической работе 1 категории Мокеичевой Людмилы Яковлевны. Выпускница биолого-почвенного факультета (1968) Л.Я. Мокеичева работает в Центре с 1995 г., с 2008 г. – зам. директора. В круг её обязанностей входит контроль прохождения всех финансовых и кадровых документов МБЦ.

 

Общие сведения. МБЦ организован в 1987 г. Центр обеспечивает повышение квалификации специалистов с высшим образованием на основе интеграции учебного процесса с научными исследованиями в области биотехнологии.

 

Наука. Сотрудники выполняют научно-исследовательские работы с использованием грантов РФФИ, договоров и контрактов Министерства образования и науки и других министерств. МБЦ имеет тесные контакты с Центром «Биоинженерия» РАН, Институтом биологии развития РАН, Институтом неврологии РАМН, Институтом биохимии им. А.Н.Баха РАН.

Основные направления научной работы:

1. Получение биологически активных материалов, исследование их свойств и разработка новых технологий получения биологически активных веществ (проф. П.В. Вржещ).

2. Изучение механизмов ферментативных реакций в фундаментальном и прикладном аспектах с использованием теоретических, экспериментальных подходов и компьютерного моделирования (проф. П.В. Вржещ).

3. Изучение биологической роли природного нейропептида карнозина, разработка предложений по производству лекарственных препаратов, эффективных при воспалительных процессах и ишемических повреждениях мозга (проф. А.А. Болдырев).

4. Изучение роли натрий-калиевой АТФазы в механизмах внутриклеточной сигнализации нейронов (ст.препод. Е.Е. Аккуратов).

5. Изучение продукционно-деструкционных процессов в водоёмах питьевого назначения в связи с задачами биологической очистки природных водоёмов (проф. А.П. Садчиков).

6. Совершенствование методов сохранения генетических ресурсов на основе клеточной инженерии с криоконсервацией зародышевых клеток животных (доц. Л.А. Слепцова).

7. Изучение микроскопических грибов в биоценозах почв для разработки стратегии скрининга продуцентов различных экзоферментов (проф. Ю.Т. Дьяков).

8. Генетическая регуляция адаптивного ответа на окислительный стресс у цианобактерий (доц. М.М. Бабыкин).

9. Изучение иммунозащитных реакций рыб и некоторых водных беспозвоночных для тестирования среды их обитания (доц. И.А. Кондратьева).

В рамках темы «Комплексные исследования человека» (ПНР-4) выполняются научные исследования по следующим приоритетным направлениям:

 

При помощи разработанного алгоритма поиска на мощностях суперкомпьютеров «Чебышёв» и «Ломоносов» проанализирован банк из 6000 низкомолекулярных соединений, из которых отобрано 9 химических соединений с прогнозируемой in silico активностью в отношении фармакологически значимого фермента простагландин Н синтаза. На очищенном с помощью высокоэффективной хроматографической системы препарате фермента простагландин Н синтаза было показано in vitro, что 5 из обнаруженных соединения действительно являются ингибиторами синтеза простагландинов.

Проводилось исследование молекулярных механизмов действия препаратов на основе карнозина на биологические объекты (нейроны головного мозга в условиях окислительного стресса, выделенные ферменты). Было охарактеризовано влияние карнозина на экспрессию генов, вовлечённых в регуляцию процессов апоптоза в условиях окислительного стресса, вызванного различными индукторами (гомоцистеином, пероксидом водорода, ротеноном, уабаином). При этом было выявлено, что независимо от вида окислительного стресса в нейрональных и ненейрональных клетках карнозин препятствовал росту свободных радикалов в клетке и предотвращал клеточную гибель по некротическому и апоптотическому механизму. На различных моделях был выявлен общий механизм протекторного действия карнозина – повышение соотношения экспрессии антиапоптотического и проапоптотического bcl2/bax как на уровне мРНК так и на уровне белка.

На клеточной модели с использованием гранулярных клеток мозжечка крысы показана способность L-карнозина, D-карнозина, L-гистидил-аланина и пинеалона значительно снижать продукцию АФК, вызванную действием гомоцистеина, что сопровождалось замедлением гомоцистеин-индуцированной активации ERK1/2 МАР-киназы и предотвращением активации JNK MAP-киназы. При этом L-карнозин и D-карнозин и пинеалон не только задерживали активацию ERK1/2 во времени, но и сокращали её длительность и снижали её уровень по сравнению с уровнем активации при инкубации с гомоцистеином. Предотвращение активации JNK-киназы наряду с изменением профиля активации МАР-киназы, может свидетельствовать об активации антиапоптотического сигнала. Это согласуется с полученными данными об увеличении соотношения экспрессии анти- и проапоптотических генов bcl2/bax при преинкубации клеток с карнозином или пинеалоном.

 

Разработана теоретическая модель действия одного из ключевых регуляторных ферментов – простагландин Н синтазы. Модель учитывает уникальный набор особенностей функционирования простагландин Н синтазы, являющейся мембранным бифункциональным ферментом, катализирующим две последовательные многосубстратные реакции и подверженным необратимой инактивации в ходе катализа. Разработан метод определения константы инактивации из интегральной кинетической кривой накопления продукта ферментативной реакции в условиях истощения по субстрату. Показано, что метод позволяет рассчитывать константу инактивации для всего диапазона концентраций варьируемого субстрата, а также воспроизводить непрерывную зависимость константы инактивации от концентрации субстрата путём обработки интегральной кинетической кривой.

Предложены новые подходы к исследованию активности фермента простагландин Н синтаза in vitro. Показано, что при экспериментальном определении кинетических параметров для данного мембранного фермента важнейшее значение имеет наличие и концентрация в реакционной среде детергента, образующего мицеллярную фазу. Показано, что циклооксигеназная реакция строго следует кинетике Михаэлиса-Ментен в широком диапазоне концентраций кислорода в отсутствие донора электронов, и не следует кинетике Михаэлиса-Ментен в присутствии донора электронов. Показано, что в присутствии донора электронов циклооксигеназная реакция ингибируется избытком кислорода.

 

Показано, что Na/K-АТРаза может выступать в качестве регулятора функции ионотропного глутаматного NMDA-рецептора. Методами иммунохимии и иммуноцитохимии было показано непосредственное взаимодействие между альфа-субъединицами Na/K-АТРазы, экспрессирующимися в нейронах, и субъединицами NMDA-рецептора. Было доказано, что при долговременной обработке нейрональных клеток специфическим лигандом-ингибитором Na/K-АТРазы, уабаином, происходит уменьшение количества субъединиц NMDA-рецептора на поверхности нейрона, что должно вести к меньшему ответу на глутамат. При кратковременной же обработке были получены данные о том, что функция рецептора наоборот усиливается за счёт пострансляционной модификации NR2-субъединицы NMDA-рецептора (фосфорилирования по остатку тирозина). Таким образом, было показано за счёт чего действие уабаина приводит к экзайтоксическому эффекту «глутамата» и каким образом нейроны способны снижать данное действие.

 

Учебная работа. В работе МБЦ участвуют подразделения НИИФХБ им. А.Н. Белозерского и факультетов: биологического, химического, фундаментальной медицины, биоинженерии и биоинформатики, почвоведения.

МБЦ принимает на стажировку (обучение) специалистов из вузов, академических институтов, научных центров и научно-производственных организаций. Стажеры имеют возможность прослушать курсы лекций, читаемых студентам МГУ, посещать лабораторные практикумы и семинарские занятия по индивидуальным учебным планам. Научная стажировка осуществляется как в лабораториях МГУ, так и в институтах РАН, РАМН, РАСХН, с которыми МБЦ имеет прочные связи.

Стажировку проходят биологи, химики, технологи, инженеры, специалисты с медицинским, сельскохозяйственным, педагогическим образованием.

Стажировка проводится по направлениям:

1. Промышленная микробиология (рук. проф. Н.С. Егоров);

2. Прикладная вирусология (рук. акад. РАН И.Г. Атабеков);

3. Инженерная энзимология (рук. чл.-корр. РАН С.Д. Варфоломеев);

4. Прикладная биоэнергетика (рук. акад. РАН В.П. Скулачёв);

5. Генетическая инженерия (рук. акад. РАН С.В. Шестаков);

6. Клеточная инженерия и иммунология (зам. рук. доц. И.А. Кондратьева);

7. Надклеточная инженерия (рук. проф. В.А. Голиченков);

8. Медицинская биотехнология (рук. проф. А.А. Каменский);

9. Почвенная биотехнология (рук. проф. М.М. Умаров).

Стажёры осуществляют обучение на основе индивидуальных планов, согласованных с научным руководителем и руководителем отделения в рамках учебных планов, утверждённых Учёным советом МБЦ. После окончания срока обучения стажеры предоставляют руководству МБЦ отчёт о стажировке. На основании решения Учёного совета МБЦ стажёрам, успешно выполнившим индивидуальный план, выдается удостоверение о повышении квалификации.

Продолжительность стажировки – от 1 до 4 месяцев (окт. – июнь). Иногородним стажерам предоставляются отдельные комнаты в общежитии Главного здания МГУ на Ленинских горах. В 2012 г. прошли обучение 26 стажеров.

МБЦ совместно с факультетом биоинженерии и биоинформатики осуществляет довузовскую подготовку школьников. В 2012 г. по этой программе обучались 82 человека.

 

Кандидаты наук 2012 г. Ст. преподаватель Аккуратов Евгений Евгеньевич защитил кандидатскую диссертацию «Характеристика взаимодействия Na/K-АТРазы и NMDA-рецептора в гранулярных клетках мозжечка» (специальность 03.01.04 – биохимия). Методами ко-иммунопреципитации и иммуноцитохимии показано структурное взаимодействие между α1- и α3-субъединицами Na/K-АТPазы и NMDA-рецептором. Показано, что связывание уабаина с α3-субъединицей Na/K-АТPазы приводит к активации ERK ½, а связывание уабаина с α1-субъединицей Na/K-АТPазы приводит к активации Akt. NMDA-рецепторы не принимают участие в данных процессах. Показано, что инкубация клеток с 1 μМ уабаина приводит к фосфорилированию NR2B-субъединицы NMDA-рецептора и усилению функции NMDA-рецептора, обеспечивающему увеличение входа Са²⁺ в нейрональную клетку. Долговременная инкубация (более 1 ч) гранулярных клеток мозжечка с низкими концентрациями уабаина ведет к деградации NMDA-рецепторов, что отражает участие α3-субъединицы Na/K-АТPазы в регуляции стабильности NMDA-рецепторов. Показано, что активация NMDA-рецепторов в гранулярных клетках ведет к ингибированию α1-субъединицы Na/K-АТPазы через увеличение внутриклеточной концентрации ионов Ca²⁺ и активацию протеинкиназы С.

 

Публикации. Опубликовано более 20 научных работ, учебных пособий, курсов лекций, 3 монографии, сделано 15 докладов на российских и международных научных конференциях, получено 4 патента РФ на изобретение.

 

Адрес официальной страницы Центра: http://biocentr.msu.ru