МГУ–2016: Международный учебно-научный биотехнологический центр

Юбилеи. 5 января исполнилось 95 лет со дня рождения профессора Егорова Николая Сергеевича. В 1948 г. окончил кафедру микробиологии биологического факультета, а в 1967–1989 гг. возглавлял её. Специалист в области биосинтеза микроорганизмами антибиотиков, полисахаридов, аминокислот; микробиологического синтеза ферментов медицинского и иного назначения. Лауреат Государственной премии СССР (1989) за учебник «Основы учения об антибиотиках». Лауреат премии им. М.В.Ломоносова (1977) за работу «Физиологически активные продукты метаболизма микроорганизмов и регуляции их биосинтеза». Много лет читает курс «Антибиотики». Лауреат премии им. М.В.Ломоносова за педагогическую деятельность (2001).

Участник Великой Отечественной войны. Награждён 6-ю орденами и 18-ю медалями СССР, медалью Монголии. Член Совета ветеранов войны и труда МГУ. Заслуженный профессор Московского университета (1999). Заслуженный деятель науки РФ (1995). Звезда Московского университета (2015).

 

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. Биологическая роль природного нейропептида карнозина, разработка предложений по производству лекарственных препаратов, эффективных при воспалительных процессах и ишемических повреждениях мозга (доц. И.С. Филимонов).

4. Роль натрий-калиевой АТФазы в механизмах внутриклеточной сигнализации нейронов (инженер О.М. Лопачева).

5. Микроскопические грибы в биоценозах почв для разработки стратегии скрининга продуцентов различных экзоферментов (проф. Ю.Т. Дьяков).

6. Проведение исследовательской работы по получению трансгенных животных (доц. Л.А. Слепцова).

7. Проблемы и перспективы генной терапии. Генотерапия рака (доц. М.М. Бабыкин).

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

9. Диагностика лёгочных заболеваний на основе анализа белкового состава конденсата выдыхаемого воздуха методами масс-спектрометрии с использованием биоинформатических подходов (асс. К.Ю. Федорченко).

 

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

 

 

Показан нейропротекторный эффект карнозина на первичной культуре клеток мозжечка крысы при индукции окислительного стресса 1 мМ 2,2′-азобис(2-метилпропионамидин) дигидрохлоридом (AAPH), связанный с непосредственным образованием свободных радикалов во внеклеточной среде и внутри клеток, и 20 нМ ротеноном, вызывающим увеличение количества внутриклеточных активных форм кислорода (АФК). В обеих моделях внесение в инкубационную среду 2 мМ карнозина снижало гибель клеток, рассчитанную при помощи флуоресцентной микроскопии, и повышало их жизнеспособность, оцененную по МТТ тесту. Антиоксидантное действие карнозина внутри клеток культуры было продемонстрировано с использованием флуоресцентного зонда дихлорфлуоресцеина (DCF). Карнозин в 2 раза снижал вызванный 20 нМ ротеноном рост количества АФК в нейронах. С использованием метода железоиндуцированной хемилюминесценции показано, что преинкубация первичной культуры нейронов с 2 мМ карнозином предотвращала снижение эндогенного антиоксидантного потенциала клеток, вызванное 1 мМ AAPH и 20 нМ ротеноном. Методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии выявлено, что 10-минутная инкубация культуры нейронов с 2 мМ карнозином приводит к повышению содержания карнозина в клеточных лизатах в 14,5 раз. Таким образом, карнозин способен проникать внутрь нейронов и оказывать антиоксидантное действие. Методом вестерн-блоттинга показано наличие переносчика пептидов PEPT2 в клетках мозжечка крыс, что свидетельствует о возможности транспорта карнозина внутрь клеток. В то же время методом вестерн-блоттинга не было обнаружено изменений в уровне белков-регуляторов апоптоза семейства Bcl-2 и фосфорилировании MAP киназ при действии карнозина, что позволяет предположить, что побочное действие карнозина на системы контроля пролиферации и апоптоза в здоровых клетках могло бы быть минимальным или отсутствовать вовсе.

 

 

Проведено исследование влияния нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП), ингибирующих циклооксигеназную реакцию фермента простагландин-H-синтаза (PGHS), на начальную скорость реакции и на инактивацию фермента в процессе реакции. Для т.н. «медленных» ингибиторов разделены медленная стадия взаимодействия фермента с ингибитором и быстрая стадия взаимодействия с субстратом. Разработана теоретическая модель, позволяющая описать взаимодействие кооперативного фермента с «медленным» ингибитором. Определены кинетические константы и механизм взаимодействия фермента с различными ингибиторами (наличие или отсутствие кооперативности).

Разработан подход, позволяющий разделить инактивацию фермента в ходе реакции, связывание/диссоциацию ингибитора и расходование субстрата во время реакции. Определено влияние ингибиторов на константу инактивации и на предельный выход продукта реакции. Показано, что, замедляя начальную скорость реакции, различные ингибиторы по-разному влияют на константу скорости инактивации в процессе реакции и, таким образом, на предельный выход продукта реакции. Все исследованные ингибиторы оказались полностью обратимы. Их можно разделить на три группы:

1) Кеторолак и индометацин не проявляют кооперативности, снижают начальную скорость реакции, но почти не изменяют предельный выход продукта реакции.

2) Диклофенак не проявляет кооперативности, снижает начальную скорость и одновременно предельный выход продукта реакции.

3) Ибупрофен и напроксен в низкой концентрации снижают начальную скорость реакции, но повышают предельный выход продукта реакции. Для напроксена показано наличие кооперативности при связывании с PGHS, для ибупрофена наличие кооперативности предполагается.

Одним из современных методов для поиска новых ингибиторов является докинг – метод молекулярного моделирования, который позволяет предсказывать конформацию лиганда в активном центре белка-рецептора, используя данные о пространственной структуре белка и химической структуре лиганда. Проведено сравнение результатов докинга тестовой выборки (известных ингибиторов и неингибиторов) при использовании программ AutoDock и SOL, и показано, что программа SOL более эффективно отделяет ингибиторы от неингибиторов. Проведён докинг веществ из базы данных ACB Blocks с помощью программы SOL. Девять соединений, показавших потенциально наибольшее сродство с PGHS, проверены экспериментально. Для трёх из них ингибирующее действие подтверждено. Все они оказались «быстрыми» и обратимыми ингибиторами.

 

 

В рамках развития медицины экстремальных ситуаций впервые методом масс-спектрометрии ионного циклотронного резонанса с ионизацией электрораспылением проведён анализ белкового состава конденсата выдыхаемого воздуха (КВВ) космонавтов до и после продолжительных орбитальных полётов на Международную космическую станцию, приведена динамика изменений белкового состава выдоха в ходе предполётной подготовки, в момент посадки спускаемых аппаратов и спустя семь дней после посадки. Обнаружено 44 белка, появляющихся в результате длительного полёта и посадки и отсутствующих в выдыхаемом воздухе в дополётных условиях. Эти белки включали белки иммунного ответа, белки, свидетельствующие о повреждении клеток и сосудов. В КВВ трёх из девяти космонавтов после космического полёта был идентифицирован ряд белков (POTEE, Cep290, TBC1D1) из выделенной ранее диагностической панели рака лёгкого начальных стадий. Появление маркеров злокачественных процессов может быть следствием негативного влияния стресса и радиации. Необходимо заметить, что в предполётных пробах КВВ данные белки не идентифицировались, также наблюдалась тенденция к восстановлению нормы и в контрольных пробах, взятых через полгода после посадки у участников эксперимента, онкомаркеры не обнаруживались, что может свидетельствовать как о потенциальной угрозе развития рака, спровоцированного условиями космического полёта и испытываемыми перегрузками, так и о способностях человеческого организма к восстановлению нормальных функций и борьбе с проявлениями злокачественного процесса. Тем не менее, важно в дальнейшем при планировании космических полётов со всей серьёзностью относиться к подбору и подготовке кандидатов для таких миссий.

Показано, что анализ КВВ представляется перспективным неинвазивным методом диагностики состояния респираторного тракта человека и может быть использован для мониторинга состояния здоровья групп населения, подверженных высокому риску развития различных патологий дыхательной системы. Полученные данные представляются важными для развития медицины экстремальных ситуаций.

 

Учебная работа. В совместной 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. Стажёры имеют возможность прослушать курсы лекций, читаемых студентам МГУ, посещать лабораторные практикумы и семинарские занятия, как в лабораториях МГУ, так и в институтах РАН, РАМН, РАСХН, с которыми МБЦ имеет 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 занимаются по индивидуальным планам, согласованным с научным руководителем и утверждённым Учёным советом МБЦ. По окончании обучения сдают отчёт о стажировке. На основании решения Учёного совета МБЦ стажёрам, успешно выполнившим индивидуальный план, выдаётся сертификат о повышении квалификации.

Стажёры обучаются по индивидуальным планам, согласованным с научным руководителем и утверждённым Учёным советом МБЦ. По окончании обучения они сдают отчёт о стажировке. На основании решения Учёного совета МБЦ стажёрам, успешно выполнившим индивидуальный план, выдаётся сертификат о повышении квалификации.

Продолжительность стажировки – от 1 до 4 месяцев (окт. – июнь). Иногородним предоставляются отдельные комнаты в общежитии Главного здания МГУ на Ленинских горах. В 2016 г. прошли обучение 8 стажёров.

МБЦ совместно с факультетом биоинженерии и биоинформатики проводит довузовскую подготовку школьников. В 2016 г. по этой программе обучались 79 человек.

 

Адрес сайта МБЦ: http://biocentr.msu.ru