Тематический семинар Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий
Руководитель семинара: Р.Г. Василов,
заместитель руководителя: З.Б. Намсараев,
по вопросам работы семинара обращаться к секретарю семинара Кувырченковой Анастасии Павловне,
тел. +7 (985) 990-00-18, e-mail: Kuvyrchenkova_AP@nrcki.ru
2024 год
28 июня (пятница) в 11.00, здание 190, комната 378
Тема: "Надмолекулярные кластеры в митохондриях"
Докладчик: С.В. Нестеров (к.б.н., с.н.с. отделения биоэнергетики, отдел фундаментальной биоэнергетики, лаборатория молекулярной биоэнергетики, КК НБИКС ПТ, НИЦ "Курчатовский институт", Москва)
Аннотация:
Целью докладываемой диссертационной работы является определение надмолекулярной структуры белков и липидов в биоэнергетических ферментных системах митохондрий и выявление механизмов, обеспечивающих высокую скорость, эффективность и адаптивность процессов преобразования энергии в этих органеллах. Более глубокие знания об устройстве систем биоэнергетики и метаболизма необходимы использования в природоподобных технологиях, для исследования ранних стадий развития заболеваний и поиска методов их коррекции.
Основные выводы, полученные в работе:
1) С помощью криоэлектронной томографии в митохондриях определены структуры респирасомы, димеров АТФ-синтаз, дегидрогеназ кетокислот и октамеров креатинкиназ без их выделения и очистки.
2) В митохондриях сердца показано образование упорядоченных олигомерных кластеров полной системы ОКСФОС. Показана роль мембраны как фактора контролирующего сближение и ориентацию респирасом относительно димеров АТФ-синтаз, а также передачу протонов между ними.
3) Предложена модель бездиссипативного переноса протонов в обнаруженных олигомерных кластерах ОКСФОС от респирасом к димерам АТФ-синтаз по цепочкам молекул воды, ориентированным фосфатными группами кардиолипина.
4) Показано, что в митохондриях быстрые перестроения надмолекулярной структуры могут осуществляться за счет изменений кривизны мембраны и фазовой сепарации.
2. Заслушивание подготовленных к публикации работ. Список публикаций
23 мая
1. Тема: "Iv vivo моделирование кишечного биотопа макак резус"
Докладчик: В.И. Полякова (младший научный сотрудник лаборатории инфекционной патологии Курчатовского комплекса медицинской приматологии (ККМП) НИЦ "Курчатовский институт")
Аннотация:
Изучение микробиоты различных сообществ имеет фундаментальное значение.
Предметом наибольшего числа работ для врачей и ученых различных специальностей является микробиота кишечника человека, как наиболее многочисленная и разнообразная по сравнению с другими локусами организма. Нормальная микробиота кишечника представляет собой эволюционно сложившуюся экологическую систему разнообразных симбиотических микроорганизмов, способных к прикреплению и колонизации слизистых оболочек человека и поддерживающих биохимическое, метаболическое и иммунологическое равновесие, необходимое для сохранения здоровья человека.
Сегодня трансплантация фекальной массы (ТФМ) рассматривается как перспективная процедура для лечения ряда патологических состояний человека. Накапливается все больше данных о значении применения пробиотиков и трансплантатов микробиоты в лечении иммуноопосредованных заболеваний кишечника, метаболическом синдроме, заболеваниях полости рта, синдроме раздраженной толстой кишки и синдроме избыточного бактериального роста (СИБР).
Микробиота кишечника обезьян обладает высоким сходством с микробиотой человека. Приматы считаются лучшей животной моделью для изучения механизмов, участвующих в остром и хроническом воспалении, имеют сходства важнейших анатомо-физиологических систем, что дает большие преимущества при использовании обезьян в медико-биологических экспериментах. Обезьяны подвержены почти всем бактериальным, вирусным и паразитарным заболеваниям, которыми болеют люди, некоторые животные и птицы. Показано, что причинами, приводящими к нарушению количественных и качественных соотношений микрофлоры кишечника у обезьян, являются эмоциональный стресс, нарушение диеты, антибиотикотерапия, индуцированные иммунодефициты, острые и хронические кишечные инфекции различной этиологии. Сходство количественного и качественного состава нормофлоры кишечника, а также причин и механизмов развития дисбиозов у обезьян позволяет рекомендовать их как адекватный биообъект для оценки безвредности и эффективности разрабатываемых микробных препаратов медицинского назначения, предлагаемых для нормализации кишечного микробиоценоза.
2. Заслушивание подготовленных к публикации работ. Список публикаций
04 апреля
Заслушивание подготовленных для публикации статей.
Список статей
29 февраля
Тема: "Подходы AI/ML и сетевой фармакологии к оценке in silico биологической активности лекарственно-подобных соединений"
Докладчик: В.В. Поройков (член-корреспондент РАН, профессор, д.б.н., к.ф.-м.н., главный научный сотрудник, заведующий отделом биоинформатики и лабораторией структурно-функционального конструирования лекарств, Институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Москва)
Аннотация:
Разработка новых лекарственных средств необходима для терапии многих социально-значимых и орфанных заболеваний. Учитывая высокие материальные и временные затраты, создание более безопасных и эффективных фармакологических веществ требует синтеза большого количества соединений с последующей оценкой их биологической активности. В настоящее время поиск лекарственно-подобных соединений in silico на основе оценки зависимостей структура-активность (QSAR), а также интеллектуального анализа биомедицинских и химических данных методами машинного обучения (ML) и искусственного интеллекта (AI) широко используются в фармацевтических исследованиях и разработках. Исследования in silico играют ключевую роль в поиске и оптимизации оригинальных биоактивных молекул, что повышает эффективность подходов медицинской химии в процессе разработки лекарств. Исследователи получили возможность использовать широкое разнообразие свободно доступных вычислительных методов, представленных как веб-приложения, с целью извлечения, хранения и обработки больших объемов информации (Big Data). Веб-порталы, объединяющие тщательно отобранные коллекции данных о характеристиках эталонных фармацевтических субстанций и вычислительные инструменты, в тандеме с интеллектуальным анализом научных текстов и методами сетевой фармакологии, значительно расширяют горизонты исследований.
Целью развития веб-портала Way2Drug является разработка вычислительной платформы, предназначенной для эффективного анализа и интерпретации обширных биомедицинских и клинических данных, сравнительного анализа извлекаемой из этих данных информации для дифференцирования нормальных и патологических состояний, а также генерации новых знаний о биомаркерах и фармакологических мишенях. Way2Drug — это быстро развивающийся веб-портал, ориентированный на интеграцию востребованных вычислительных инструментов для поиска и разработки фармакологических веществ с использованием методов ML/AI. В настоящее время Way2Drug предоставляет возможность оценки многих видов биологической активности (PHARMA), токсичности (TOX), метаболизма (META) и физико-химических характеристик (ADME) для анализа лекарственно-подобных молекул, которые могут быть исследованы в эксперименте. На платформе представлены базы данных о фармакотерапевтических свойствах свыше 4000 лекарственных препаратов, одобренных 52 медицинскими регуляторами во всем мире, и о более чем 3000 фитокомпонентов фармакопейных лекарственных растений России, что дает возможность отобрать лекарственно-подобные соединения для применения в новых фармакотерапевтических областях на основе оценки сходства. Приведена обширная информация по репозиционированию лекарств, в том числе с целью информационно-аналитического сопровождения проектов, направленных на разработку терапии COVID-19.
Все предлагаемые в настоящее время платформой Way2Drug сервисы свободно доступны и могут использоваться в академических исследованиях с целью отбора наиболее перспективных веществ для синтеза и определения приоритетных направлений тестирования биологической активности. Платформа Way2Drug дает возможность свыше 50 тысячам пользователей из 106 стран мира использовать 46 веб-сервисов, что позволяет подобрать релевантные инструменты, необходимые для решения in silico конкретных задач в исследованиях и разработках новых фармакологических веществ.
25 января
1. Тема: "Молекулярно импринтированные полимерные сорбенты для препаративного извлечения низкомолекулярных биологически активных веществ"
Докладчик: И.С. Гаркушина (к.т.н., с.н.с., Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук, НИЦ "Курчатовский институт", Санкт-Петербург)
Аннотация:
Используя метод молекулярного импринтинга были созданы полимерные сорбенты, имитирующих природные рецепторы, для селективного извлечения низкомолекулярных биологически активных веществ, в том числе, лекарственных субстанций, из жидких сред. Исследование полученных сорбционных центров методами жидкостной адсорбции позволило установить характер связывания целевых молекул и показало улучшение проницаемости импринтированных полимеров по сравнению с неимпринтированными аналогами. Были выявлены условия формирования однородных сорбционных центров и определен смешано-диффузионный механизм кинетики связывания целевых объектов. Методами фронтальной хроматографии были определены условия реализации регулярного режима сорбции. Было установлено, что импринтирование полимеров вне зависимости от природы целевых молекул улучшает селективность сорбционных систем и реализацию квазиравновесного режима сорбции, что позволяет масштабировать разрабатываемые сорбционные процессы извлечения биологически активных веществ.
2. Заслушивание подготовленных для публикации статей. Список статей
2023 год
26 октября
1. Тема: "Изменения морфологии и функций митохондрий в дрожжевых моделях, экспрессирующих белок вируса гепатита В - HBx и амилоид - Aβ42"
Докладчик: Х.Х. Епремян (к.б.н., м.н.с., Научно-исследовательский институт физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ, Москва)
Аннотация:
Большое количество исследований указывает на схожесть определенных этапов патогенеза нейродегенеративных и онкологических заболеваний, в которых одним из основных триггеров патологических процессов выступает дисфункция митохондрий и окислительный стресс. Следовательно, детальное изучение молекулярных и биоэнергетических основ данных процессов может являться перспективным направлением поиска новых терапевтических подходов к этим социально-значимым группам заболеваний. В связи с этим, нами, на дрожжевых моделях, осуществлена гетерологическая экспрессия соединений, провоцирующих энергетические нарушения в клетках при гепатоцеллюлярной карциноме и болезни Альцгеймера — белок вируса гепатита В - HBx и амилоид - Aβ42. Полученные данные подтверждают адекватность разработанных нами моделей. На всех этапах исследования были выявлены комплексные нарушения морфологии и функций митохондрий. В качестве перспективного соединения был выбран митохондриально-направленный антиоксидант SkQThy, который улучшал энергетические параметры исследуемых моделей.
2. Заслушивание подготовленных для публикации статей. Список статей
28 сентября
1. Тема: "Алгоритм разработки рекомбинантной противогерпетической субъединичной вакцины, сочетающий анализ кристаллической структуры, моделирование на основе AlphaFold2 и иммуноинформатику"
Докладчик: В.И. Тимофеев (НИЦ "Курчатовский институт", инженер-исследователь)
Аннотация:
Используя кристаллическую структуру оболочечного гликопротеина B (gB) и алгоритм цифрового прогнозирования, антигенные детерминанты (эпитопы) В- и Т-клеток вируса герпеса человека 1 (ВГЧ-1), также известного как вирус простого герпеса 1 (ВПГ-1), были предсказаны и предложен метод их получения в виде рекомбинантных белков. Сначала была проанализирована структура поверхностного домена (эктодомена или спайка) gB с картированными эпитопами и выбраны наиболее стабильные и иммуногенные (благодаря наличию В- и Т-клеточных эпитопов) субдомены для моделирования субъединиц. Прототипы вакцин моделировались с использованием системы искусственного интеллекта AlphaFold2. Предложенные вакцины-кандидаты включали как небольшие (около 100 аминокислот) мономерные полипептиды, идеальные для рекомбинантной экспрессии в виде слитых белков, так и более сложный полипептид, который благодаря своей тримерной складке выглядит как миниатюрный аналог эктодомена gB. В этом миниатюрном аналоге удалены области эктодомена, которые могут препятствовать эффективной экспрессии растворимого рекомбинантного белка в Escherichia coli. Структурная стабильность смоделированных белков, подтвержденная молекулярно-динамическим моделированием и иммунными ответами хозяина, предсказанными in silico, указывает на пригодность двух предложенных полипептидов для создания субъединичных вакцин.
2. Заслушивание подготовленных для публикации статей. Список статей
6 июля
1. Тема: "Новая эра - секвенирование диплоидных геномов"
Докладчик: Д.А. Чемерис (кандидат биологических наук, директор ООО "ГЕНВЕД")
Аннотация:
Жизненный статус любого высшего организма, включая человека, определяется его полным набором хромосом и, следовательно, последовательностями ДНК в них содержащимися. Несмотря на значительное повышение производительности и точности секвенирования, в мире по-прежнему массово продолжают секвенироваться и собираться гаплоидные геномы. В последние годы намечается явный тренд в направлении фазированной сборки секвенированных последовательностей и восстановлении полных диплоидных геномов.
2. Заслушивание подготовленных для публикации статей. Список статей
6 апреля
Аттестация аспирантов:
1. Тема: "Создание гибридных фотосинтезирующих систем на основе наночастиц TiO2"
Докладчик: И.А, Доронин (аспирант НИЦ "Курчатовский институт", Москва)
Аннотация:
Первичное разделение зарядов в природных системах происходит с высокой эффективностью (50% для ФСII). В системах гибридного фотосинтеза электрон переносится на электрод вместо c6f комплекса в отличие от природных систем. При этом при использовании полупроводника с соответствующими зонами проводимости и запрещённой зоной возможно получение потенциала на катоде, достаточного продукции водорода.
TiO2 является стабильным широкозонным ПП, который хорошо подходит для иммобилизации ФСII. Сенсибилизированный TiO2 может выступать в роли аналога ФСII.
Работа посвящена созданию и исследованию гибридных фотосинтезирующих систем на основе наночастиц (нч) TiO2 и фотосинтетических реакционных центров.
2. Тема: "Экспрессия фикоцианина и его хромофора в Escherichia coli и их действие на биоэнергетику эукариотических клеток"
Докладчик: А.П. Кувырченкова (аспирант, лаборант-исследователь отдела биотехнологий и биоэнергетики, КК НБИКС ПТ, НИЦ "Курчатовский институт", Москва)
Аннотация:
C-фикоцианин, компонент фотосинтетического аппарата цианобактерий, является эффективным антиоксидантом и противовоспалительным агентом и часто используется в медицинских исследованиях. Фикоцианин сам по себе, или содержащий его экстракт цианобактерии Arthrospira platensis, безопасен при употреблении в пищу человеком, что делает его применимым с терапевтической точки зрения. Но на данный момент внутриклеточный механизм действия фикоцианина изучен довольно скудно.
В данной работе было проведено комплексное исследование действия фикоцианина на биоэнергетические параметры клеток, а так же показано его прямое антиоксидантное действие. Кроме того, была проведена оценка возможности экспрессии фикоцианобилина в E. coli.
3. Тема: "Математическое моделирование биосинтеза метаболитов в фототрофных микроорганизмах при различных внешних условиях"
Докладчик: П.С. Назин (аспирант, лаборант-исследователь отдела биотехнологий и биоэнергетики, КК НБИКС ПТ, НИЦ "Курчатовский институт", Москва)
Аннотация:
В данной работе исследуются возможности применения алгоритма на основе искусственных нейронных сетей для предсказания темпов роста биомассы и накопления БАВ фикоцианина в цианобактериях Arthrospira platensis. Используется широкий набор различных параметров культивирования. Для преодоления трудностей, возникающих при работе с малыми объемами обучающих данных используется дополнительный алгоритм предобработки данных. Результаты показывают, что система способна работать в поставленных сложных условиях, достигая R2 до 0.8~0.9, а алгоритм предобработки данных позволяет значительно поднять точность предсказания.
30 марта
Тема: "Метаболическая инженерия дрожжей Yarrowia lipolytica, направленная на разработку синтеза соединений терпенового ряда"
Докладчик: М.О. Таратынова (младший научный сотрудник НИЦ "Курчатовский институт", Курчатовский комплекс генетических исследований, Москва)
Аннотация:
Работа посвящена разработке подхода к конструированию продуцентов терпеноидов линалоола, β-каротина и астаксантина на платформе дрожжей Y. lipolytica. Проведена модификация метаболических путей и оптимизация условий культивирования.
2. Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей
2 марта
1. Тема: "История биоэнергетики: от истоков до современности"
Докладчик: А.Г. Рогов (к.б.н., с.н.с. отдела биотехнологий и биоэнергетики, КК НБИКС ПТ, НИЦ "Курчатовский институт", Москва)
Аннотация:
Доклад посвящен памяти Владимира Петровича Скулачева, его вкладу в развитие биоэнергетики как науки. Биоэнергетика до середины ХХ являлась частью биохимии, впервые этот термин употребил А. Сент-Дьерди в 1956 г, а в 1968 году биоэнергетика была выделена в отдельную науку, и изначально рассматривала вопросы перехода энергии окисления субстратов в работу, производимую живыми системами. С тех пор все большее количество биологических проблем рассматривалось с точки зрения энергетического гомеостаза в живых организмах, поэтому роль биоэнергетики в биохимии и молекулярной биологии росла.
Сейчас биоэнергетика изучает очень широкий круг вопросов, связанный с преобразованием энергии в живых системах, от медицинских проблем патогенеза заболеваний, связанных с нарушением энергетической функции до проблем природопользования и глобальной экологии, а количество научных работ в этой сфере растет экспоненциально.
Доклад на международную научную конференцию "Настоящее и будущее биотехнологии растений" (г. Минск, Беларусь, 24-26 мая 2023 г.)
2. Тема: "Стероидные гормональные системы в биотехнологии растений и межвидовой (Plantae-Animalia) клеточной биологии"
Авторы: Е.К. Шематорова, О.Г. Бабак, С.Г. Спивак, М.Р. Халилуев, Г.В. Шпаковский
3. Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей
2022 год
21 декабря
Заслушивание подготовленных для публикации материалов.
Список статей и докладов
20 октября
1. Тема: "Электрокинетические явления в потоке электролита на поверхности гидрогеля как основа источника электроэнергии для имплантируемых устройств"
Докладчик: Д.С. Большин (лаборант-исследователь отдела биотехнологий и биоэнергетики, КК НБИКС ПТ, НИЦ "Курчатовский институт", Москва)
Аннотация:
В современной медицине используется множество разнообразных устройств, задача которых поддерживать, стимулировать или полностью обеспечивать некоторые функции человеческого организма. Для имплантируемых устройств, возникают риски, связанные с операцией по замене аккумулятора. Постоянные источники электроэнергии - наиболее перспективное решение этой проблемы.
В диссертационном исследовании предлагается новый подход к решению обозначенной проблемы в виде электрокинетического генератора. Цель работы - исследование возможности создания электрокинетического генератора на потоке физиологических жидкостей. Технология спроектированного генератора предполагает использование проводящих гидрогелей, в качестве заряженной поверхности. Поэтому, помимо доказательства эффективности предложенного подхода в работе исследуются электрофизические и другие свойства новых полученных материалов (гидрогелей).
2. Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей и докладов
23 сентября
Заслушивание подготовленных к публикации статей и докладов на конференции.
Список статей и докладов
21 июля
1. Тема: "Изотопное видение мира скрытых процессов. От Большого взрыва к абиогенезу и эволюции биосферы"
Докдадчик: А.А. Иванов (старший научный сотрудник лаборатории геохимии углерода ГЕОХИ РАН им. В.И. Вернадского, Москва)
Аннотация:
Способно ли явление изотопии предопределять события физического, химического и биологического уровней организации материи, развитие которых, вероятно оставляли скрытые временем, или масштабом пространства, материальные свидетельства о былых процессах?! Утвердительный ответ дают результаты экспериментально-теоретических исследований, полученные за предыдущие сто лет.
2. Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей
14 июня
1. Тема: "Пространственная организация генома эукариот: лучше один раз увидеть..."
Докладчик: И.И. Киреев (д.б.н., зав. отд. электронной микроскопии НИИ ФХБ имени Белозерского МГУ, Москва)
Аннотация:
Точная передача генетической информации в ходе митоза требует высокой степени компактизации генетического материала. У высших эукариот процесс компактизации осуществляется за счет сложной многоуровневой укладки хроматина с участием нескольких типов архитектурных хромосомных белков. Способ упаковки хроматина, а следовательно и особенности его динамики и характер взаимодействия с архитектурными белками, могут отличаться в различных функциональных доменах хромосом, однако данные аспекты пространственной организации хромосом недостаточно исследованы. Современный прогресс в этой области, связанный с развитием технологий высокопроизводительного секвенирования и молекулярных методов анализа конформации хроматина (3С и его модификации), позволил косвенными методами подтвердить высказывавшиеся ранее гипотезы о существовании топологически изолированных хроматиновых доменов, однако для создания полной картины характера пространственной организации генома эукариот на различных уровнях упаковки требует более полной интеграции молекулярных и структурных данных. В этой связи особенно важно сопоставление структурной информации об упаковке ДНК в составе известных генных локусов с данными анализа межмолекулярных контактов в них. К сожалению, современные подходы для исследования структурной организации хроматина либо не обладают достаточным уровнем пространственного разрешения, либо нарушают структуру хроматина, что требует разработки новых методов.
2. Тема: "Создание внутриклеточных сенсоров аминокислот в бактериальных штаммах-суперпродуцентах"
Докладчик: М.А. Евтеева (лаборант-исследователь Курчатовский геномный центр, КК НБИКС ПТ, НИЦ "Курчатовский институт", Москва)
Аннотация:
Работа посвящена конструированию биосенсоров для внутриклеточного определения концентрации аминокислот в бактериальных продуцентах с целью формирования эффективной технологии скрининга при разработках промышленных штаммов микроорганизмов. Разрабатываемые биосенсоры представляют собой генетические конструкции, содержащие сенсорные последовательности из геномов микроорганизмов и ген egfp в качестве репортера. В качестве сенсорных последовательностей выступают рибопереключатели типа «T-бокс», являющиеся природными внутриклеточными сенсорами уровня аминоацилирования тРНК и уровня аминокислот.
3. Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список публикаций
21 апреля
1. Тема: "Молекулярная динамика олигомеров белков в кристаллизационных растворах"
Докладчик: Ю.В. Кордонская (лаборант-исследователь лаборатории структурных методов в биологии, КК НБИКС ПТ, НИЦ "Курчатовский институт", Москва)
Аннотация:
Работа посвящена исследованию взаимодействия белковых молекул друг с другом и компонентами кристаллизационного раствора с использованием метода молекулярной динамики. Данная техника основана на моделировании поведения атомов раствора, анализе их траекторий движения, оценке стабильности олигомеров или молекул белка и вычислении свободной энергии образования олигомеров.
2. Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей
2021 год
27 декабря
Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей
30 ноября
Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей
23 сентября
1. Тема: "Роль митохондрий в развитии хронических заболеваний"
Докладчик: А.Г. Рогов (кандидат биологических наук, старший научный сотрудник)
Аннотация:
По мере изучения механизмов, лежащих в основе системных патологий, таких как рак, нейродегенеративные и некоторые метаболические заболевания, становится ясным, что все большее их число может быть отнесено к так называемым “митохондриальным” заболеваниям, имеющим в своей основе дисфункции митохондрий (мутации митохондриальной ДНК, избыточное образование активных форм кислорода, нарушение морфологии и динамики). Поскольку большинство таких заболеваний комплексные, наличие многочисленных симптомов, сложная взаимная регуляция факторов, участвующих в патогенезе, привели к осознанию того, что наиболее конструктивным способом разобраться в внутриклеточных основах их развития является постепенное упрощение моделей. Дрожжи аэробного типа обмена являются не только относительно простыми одноклеточными эукариотами, позволяющими исследовать консервативные внутриклеточные процессы, но и, в отличии от пекарских дрожжей, обладают полноценной дыхательной цепью и полностью функциональными митохондриями, что позволяет моделировать в них процессы, связанные с нарушением биоэнергетики. Есть основания надеяться, что использование моделей нейродегенеративных и онкологических заболеваний на основе дрожжей аэробного типа обмена поможет выявить ключевые факторы, связанные с дисфункцией митохондрий, окислительным стрессом и клеточной гибелью, и найти перспективные соединения для его ослабления. Наиболее продвинутыми в этом отношении представляются мембранотропные соединения катионной природы с митохондриальной направленностью. Они имеют существенные преимущества перед другими терапевтическими средствами, поскольку транспортируются в клетки и митохондрии в соответствии с величиной мембранного потенциала, генерируемого на цитоплазматической и митохондриальной мембранах, благодаря чему их концентрация в митохондриях может увеличиваться на несколько порядков по сравнению с исходной. Создание таких веществ с про- или антиоксидантными свойствами кажется перспективной стратегией терапии патологий, связанных с дисфункцией митохондрий.
2. Обсуждение научных статей к публикациям. Список статей
1 июля
1. Тема: "Структурные исследования микоплазменных гистоноподобных белков HU методом гетероядерной ЯМР спектроскопии высокого разрешения"
Докладчик: Д.А. Алтухов (инженер-исследователь НИЦ "Курчатовский институт")
Аннотация:
Были получены изотопно-меченные препараты рекомбинантных гистоноподобных белков HU из микоплазм Mуcoplasma gallisepticum (HUMgal) и Spiroplasma melliferum (HUSpm), пригодные для исследования методом гетероядерной ЯМР-спектроскопии. На основании данных, полученных в ЯМР-экспериментах и дополненных результатами молекулярно-динамических исследований, были получены структуры белков в растворе и проведено сравнение их конформационной динамики. Анализ изменения динамики HUSpm при связывании короткой двухцепочечной ДНК, а также низкомолекулярного ингибитора ДНК-связывающей способности HU белков, позволил сделать вывод об отсутствии конкуренции между ингибитором и ДНК за сайт связывания и предложить аллостерический механизм действия ингибитора.
2. Обсуждение научных статей к публикациям. Список публикаций
27 мая
1. Тема: "Молекулярные механизмы антропогенеза: в поисках "генов человечности""
Докладчик: Г.В. Шпаковский (доктор биологических наук, старший научный сотрудник (доцент), специалист в области молекулярной биологии, функциональной и эволюционной геномики эукариотов)
Аннотация:
Несмотря на успехи в секвенировании тысяч эукариотических геномов, включая многие сотни человеческих, происхождение рода Homo и пути дальнейшей эволюции нашего вида все ещё остаются большой загадкой современной геномики (парадокс H). В докладе рассмотрены 3 основные группы гипотез, которые были предложены для объяснения на молекулярном уровне ускоренной эволюции Homo sapiens, породившей уникальные черты человека как биологического вида – прежде всего большой, высокоорганизованный мозг и связанные с ним когнитивные способности. Представлены собственные данные о возможных путях решения данной проблемы. Сочетая экспериментальные и биоинформационные подходы, мы проследили молекулярную эволюцию семейства генов POLR2J человека, кодирующих незаменимую субъединицу Rpb11 РНК-полимеразы II, и показали, что оно возникло и начало диверсифицироваться только у общего предка современных африканских гоминид (~10 млн лет назад). После двух общих дупликаций молекулярная эволюция генов POLR2J у предков современных горилл, шимпанзе и человека шла независимыми путями, произведя четыре разных гена во всех трех случаях. Хотя кардинальные изменения незаменимого компонента одного из базовых молекулярно-биологических процессов клетки (транскрипции), никогда ранее не рассматривались в качестве ключевого фактора эволюции нашего вида, только изменения такого рода и могли послужить генетической основой истинного эволюционного ароморфоза, без которого невозможно объяснить происхождение рода Homo.
2. Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей
29 апреля
Заслушивание докладов аспирантов:
1. "Структурные и антиоксидантные свойства астаксантина и его эфиров в модельных системах и в клетках Нaematococcus pluvialis"
Докладчик: Е.А. Куликов
Аннотация:
Работа посвящена изучению структурных и антиоксидантных свойств природного антиоксиданта астаксантина и его эфиров в модельных системах и в клетках Нaematococcus pluvialis. Разработаны и оптимизированы подходы к получению, выделению и идентификации биологически активных геометрических изомеров астаксантина, а также его агрегатов. При помощи спектроскопии комбинационного рассеяния изучено распределение астаксантина и его изомеров в клетке Haematococcus pluvialis. Экспериментально доказано, что астаксантин и его эфиры эффективно защищают хлорофилл от фотоокисления.
2. "Гистоноподобные HU-белки. Принципы структурной организации и специфичность ДНК-связывания"
Докладчик: Ю.К. Агапова
Аннотация:
В рамках работы был проведен биоинформатический анализ нескольких тысяч гистоноподобных белков бактерий, на основании которого четыре белка были отобраны для изучения специфичности ДНК связывания. Методом рентгеноструктурного анализа была получена пространственная структура HU белка из микоплазмы S. melliferum (HUSpm), анализ которой выявил структурные основы высокой термостабильности HUSpm и позволил смоделировать низкомолекулярные ингибиторы ДНК-связывающей способности HU белков.
3. "Изучение механизма активации бактериальной олигопептидазы Б с применением рентгеноструктурного анализа и вычислительных методов"
Докладчик: Д.Е. Петренко
Аннотация:
В рамках работы были подобраны условия кристаллизации олигопептидазы Б из бактерии S. proteomaculans (PSP) в апо-форме и в комплексе с ингибитором. С полученных кристаллов на синхротроне НИЦ Курчатовский институт были собраны наборы дифракционных данных. Были получены и депонированы первые структуры олигопептидазы Б из бактерий и проведено их сравнение с известными структурами ферментов простейших, закристализованных в каталитически-активной и не активной конформациях.
4. Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей
22 апреля
Тема: "Нетепловое действие электромагнитных полей на живые системы и организмы"
Докладчик: Л.Н. Галль (профессор, доктор физико-математических наук, зав лабораторией масс-спектрометрии в Институте аналитического приборостроения РАН, профессор кафедры биофизики Политехнического университета Петра Великого в СПб)
Аннотация:
Рассмотрено современное представление об электромагнитном поле. ЭМП в ФЭ определяется как фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами и описывающееся в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. Одновременно и постоянно в литературе ЭМП описывается как поле, представленное фотонами и другими квантами, или же как поле радиоволн. Все эти определения и представления не годятся для описания нетеплового действия ЭМП на живые системы. В докладе приводится и обосновывается представление об электромагнитном поле как о совокупности квантов действия всех длительностей t. Рассматриваются две физические модели взаимодействия квантов ЭМП с вещественными объектами: модель резонансного поглощения и модель преобразования кванта в нелинейном физическом колебательном процессе. Первый механизм – главный в низкочастотной области спектра и в некоторых медицинских применениях. Второй механизм - главный механизм биоэнергетики, в котором принимают участие биополимеры. Описан эксперимент, демонстрирующий эффект переизлучения кванта в живой системе. Перечислены удачные реализации действия ЭМП в целях лечебной медицины.
4 марта
1. Тема: "Вода и гидратация биополимеров"
Докладчик: Л.Н. Галль (профессор, доктор физико-математических наук, зав. лабораторией масс-спектрометрии в Институте аналитического приборостроения РАН, профессор кафедры биофизики Политехнического университета Петра Великого в СПб).
Аннотация:
В докладе кратко рассмотрены основные параметры молекулы воды, свойства жидкой воды и ее основные аномалии, две основные теории, привлекаемые для описания свойств жидкой (идеальной) воды и ее математического моделирования, а также теория самоорганизации воды в конденсированном состоянии, предложенная и развитая на основе представлений обобщенной кристаллографии Н.А. Бульенковым. Рассмотрены по Бульенкову наиболее вероятные кристаллические структуры, самообразующиеся в жидкой воде, и рассмотрены свойства, вносимые в живые системы их энергонапряженной структурой и их магнитными свойствами.
Кратко рассмотрены особенности реальной воды – воды с примесями, и изменение структуры воды примесями электролитов, неэлектролитов и наночастиц. Достаточно подробно с позиций обобщенной кристаллографии рассмотрено взаимодействие воды с гетерофункциональными биомолекулами.
Все изложенные теоретические представления, относящиеся к гидратации биополимеров, проиллюстрированы результатами экспериментов, в качестве которых будут рассмотрены эксперименты А.П. Жуковского, А.И. Коновалова, Л.П. Семихиной и Л.А. Блюменфельда. Рассмотрены некоторые теоретические модели, предлагаемые для интерпретации ряда результатов этих экспериментов, важные для процессов в живых системах. В качестве главного признака живого сформулировано участие молекул воды в организации молекулярно-водных систем в живом организме.
2. Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список публикаций
21 января
1. Тема: "Физические основы энергетических процессов в живых организмах"
Докладчик: Л.Н. Галль (профессор, доктор физико-математических наук, зав. лабораторией масс-спектрометрии в Институте аналитического приборостроения РАН, профессор кафедры биофизики Политехнического университета Петра Великого в СПб)
Аннотация:
Рассмотрены и классифицированы квантовые физические процессы, определяющие образование и движение энергетических потоков по водно-молекулярными системам живого. Предложена квантовая модель энергетики живого, основанная на теоретических результатах работ А.С. Давыдова, G. Careri, D.M. Alexander, J.A. Krurnhansl, A.C. Scott, E. Del Giudice, Н.А. Бульенкова и др, включающая обоснование способности биополимеров преобразовывать внешнюю энергию, неспецифическую для биополимера, в специфическую для него и обоснование роли гидратации биополимеров с последующим образованием сети водных цепей, связывающих биополимеры живого организма в единую сеть, обеспечивающую внутримолекулярную и межмолекулярную "миграцию энергии" в элементарных (одноквантовых) регуляторных процессах.
Подробно рассмотрены принципы строения биоактивных веществ, обеспечивающих преобразование ими энергии (по Давыдову) и их роль "энергетических машин" в живом организме и в водных растворах, а также принципы образования структурных систем воды (по Бульенкову) и их роль в обеспечении дальнодействующей миграции энергии. Рассмотрена возможность образования в живом энергетических потоков двух типов: "силового", питающего биохимические процессы организма и "управляющего", синхронизирующего последовательность биохимических реакций. Кратко рассмотрены элементарные физические процессы, возникающие при взаимодействии слабых электромагнитных полей (ЭМП) с молекулярными системами живого и их участие в управляющих процессах.
2. Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей
2020 год
25 декабря
Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей
17 ноября
Тема: "Экспериментальные исследования особенностей процесса торрефикации биомассы растительного происхождения"
Докладчик: Г.А. Сычев (научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН).
Аннотация:
В диссертационной работе экспериментально исследованы особенности физико-химических процессов при торрефикации отходов растительной биомассы, а также разработан и апробирован метод повышения энергоэффективности технологии торрефикации за счет использования тепла экзотермических реакций. Представлены экспериментальные результаты, описывающие влияние параметров процесса торрефикации на теплофизические свойства биомассы трех типов: отходы деревообрабатывающей промышленности (древесные опилки), отходы сельскохозяйственного производства (солома) и торф.
3 ноября
Доклады и тезисы на конференцию "III Международная регионоведческая конференция "Регионалистика культурных форм Кавказа"
1. Тема: "Молодое вино в этнокультурном пространстве Кавказа: исторический, экономический, этнический аспекты"
Авторы: Д.Ю. Федосов
2. Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей
18 сентября
Заслушивание подготовленных для публикации материалов. Список статей
30 июля
1. Тема: "Загадка высших уровней организации хроматина: где крио-электронная микроскопия может выйти на авансцену?"
Докладчик: И.И. Киреев (зав. отделом, доктор биологических наук, МГУ имени М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского, Отдел электронной микроскопии, МГУ имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, Кафедра клеточной биологии и гистологии, Лаборатория цитологии, доцент)
Аннотация:
Правильное распределение генетического материала в дочерние клетки в процессе митотического деления требует точной координации компактизации хромосом и когезии сестринских хроматид. Митотическая конденсация хромосом достигается в результате последовательной многоступенчатой укладки хроматиновых фибрилл. Многие этапы этой укладки (в первую очередь, формирование высших уровней структурной организации хромосом) до сих пор остаются слабо изученными. Более того, необходимо учитывать роль когезии сестринских хроматид, которая устанавливается в S-фазе клеточного цикла и поддерживается вплоть до начала анафазы. Для полного понимания механизмов, реализующих процессы репликации и сегрегации геномов, очень важно исследовать топологические взаимоотношения между сложноорганизованной, плотно упакованной хромосомной ДНК и ключевыми транс-факторами, такими как SMC-белки и их партнеры. Эти взаимоотношения обладают локальной спецификой, поскольку эукариотические хромосомы демонстрируют структурную и функциональную неоднородность, выражающуюся как в дифференциальной компактизации различных участков генома, так и в неслучайной пространственно-временной организации процессов транскрипции и репликации различных хромосомных локусов. Для решения этих задач необходима разработка методов недеструктивной детекции индивидуальных хромосомных локусов с помощью оптической и электронной микроскопии и их применение для исследования локальных особенностей структурной организации хроматиновых доменов и митотической компактизации и сегрегации хроматид в зависимости от функционального статуса, а также изучение роли архитектурных белков хроматина в формировании высших уровней компактизации ДНК в интерфазе и митозе на ультраструктурном уровне, включая методы крио-электронной томографии.
2. Обсуждение планируемых к публикации статей и докладов. Список статей
12 марта
1. Тема: "Современные возможности нейтронной интроскопии в НИЦ "Курчатовский институт""
Докладчик: М.М. Мурашев (лаборант-исследователь ОНЭС ККСНИ НИЦ "Курчатовский институт", Москва)
Аннотация:
Неразрушающие методы визуализации внутреннего строения (интроскопии) макроскопических объектов, основанные на использовании нейтронного излучения, быстро развиваются и к настоящему времени широко используются для исследований во многих областях знаний.
В докладе будут описаны принципы метода нейтронной интроскопии; представлены возможности приборов, расположенных на базе НИЦ "Курчатовский институт"; приведены результаты исследований, проводимых на данных приборах; представлен краткий обзор современных возможностей метода нейтронной интроскопии в мире.
2. Обсуждение планируемых к публикации статей и докладов. Список статей
7 февраля
1. Тема: "Биотопливный элемент, генерирующий электрическую энергию от окислительно-восстановительных процессов, протекающих в живых организмах"
Докладчик: Ю.М. Парунова (кандидат химических наук, инженер-исследователь, отдел биотехнологий и биоэнергетики, КК НБИКС ПТ, НИЦ "Курчатовский институт", Москва)
Аннотация:
Доклад касается принципов работы биотопливных элементов, основных их типов - микробных и ферментных. Также доклад освещает основные научные достижения в этой области и рассказывает о наиболее перспективных технологиях, основанных на БТЭ.
2. Тема: "Использование фотосинтезирующих микроорганизмов для получения биотоплива и биомассы"
Докладчик: З.Б. Намсараев (кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, отдел биотехнологий и биоэнергетики, КК НБИКС ПТ, НИЦ "Курчатовский институт", Москва)
Аннотация:
В последние годы активно развиваются исследования по применению фотосинтезирующих микроорганизмов для производства биотоплива и биомассы. Интерес вызван высокой скоростью роста микроорганизмов, использованием свет для получения энергии и способности к поглощению углекислого газа. В докладе будет представлена информация о современных технологиях производства биомассы и биотоплива с помощью фотосинтезирующих микроорганизмов.
3. Обсуждение докладов на Фестиваль науки. Список докладов
2019 год
20 декабря
Обсуждение планируемых к публикации статей и докладов. Список статей
27 ноября
1. Тема: "Изучение влияния антимикробных пептидов на клетки млекопитающих"
Докладчик: А.А. Емельянова (младший научный сотрудник, "Учебно-научный центр" ИБХ им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, г. Москва)
Аннотация:
Работа посвящена изучению цитотоксической активности и механизмов противоопухолевого действия антимикробных пептидов - факторов врожденного иммунитета. Основной объект исследования - альфа-спиральный антимикробный пептид козы – ChMAP-28, вызывающий разрушение опухолевых клеток.
2. Тема: "Взаимодействие антибиотиков класса макролидов с бактериальными рибосомами"
Докладчик: А.Л. Коневега (кандидат физико-математических наук, руководитель отделения молекулярной и радиационной биофизики НИЦ "Курчатовский институт" - ПИЯФ)
Аннотация:
Одними из наиболее широко используемых антибиотиков в мире являются макролиды. Все представители этого класса ингибируют работу бактериальных рибосом, однако точный механизм из действия остается до сих пор невыясненным. Проведенное нами структурное и функциональное исследование взаимодействия диритромицина, макролида второго поколения, с рибосомами двух бактериальных штаммов позволило предположить молекулярный механизм действия данного антибиотика, а также предложить пути рационального дизайна для дальнейшего совершенствования представителей этого класса антибиотиков.
3. Обсуждение планируемых к публикации статей и докладов. Список статей
18 октября
1. Тема: "Исследование и разработка биоэтанольного топлива Е30 на основе низкооктановых углеводородных фракций"
Докладчик: Е.В. Григорьева (Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва)
Аннотация:
Для производства бензинов с высокой детонационной стойкостью применяются октаноповышающие кислородсодержащие компоненты (оксигенаты), среди которых наиболее распространен биоэтанол – в 2018 году в мире его было произведено 80 млн тонн. Жизненный цикл получения биоэтанола из возобновляемой растительной биомассы сопровождается снижением количества CО2 в атмосфере, а процесс его сгорания в двигателе – уменьшением содержания вредных веществ (СО, СН) в отработавших газах по сравнению с нефтяным бензином. Таким образом, биоэтанол относится к экологически чистым высокооктановым компонентам бензина. Основной объём потребляемого в мире биоэтанола используется в виде добавки 5-10 % об. (топлива Е5-Е10) в бензин, применяемый в автомобилях с бензиновыми двигателями без модификаций. Но у такого бензина имеются проблемы с фазовой стабильностью при отрицательных температурах, что особенно актуально для климата России. Имеется практика использования эфиров на основе этанола в качестве оксигенатов, однако пока такие технологии затратны. Биоэтанол также используется для выпуска высокоэтанольного топлива Е85 (50-85 % об.). Однако потенциал таких высокооктановых топлив расходуется впустую ввиду отсутствия автотранспорта, рассчитанного на высокое октановое число такого топлива (более 100 единиц по исследовательскому методу). Перспективным направлением является разработка среднеэтанольного топлива с содержанием этилового спирта 20-40 % (топливо Е30), которое лишено проблемы фазовой нестабильности и потенциально может применяться на автомобильной технике без модификаций. При этом благодаря высокой антидетонационной эффективности этанола, топливо Е30 может быть получено на основе низкооктановых фракций, что существенно улучшает экономику производства такого топлива. В связи с этим, актуальной задачей является разработка биоэтанольного топлива Е30 на основе дешёвых низкооктановых углеводородных фракций и исследование его физико-химических и эксплуатационных характеристик с целью оценки возможности его применения на современной автомобильной технике.
2. Обсуждение планируемых к публикации статей и докладов. Список статей и докладов
23 сентября
1. Тема: "Альтернативная энергетика на основе фотосинтеза"
Докладчик: Сулейман Ифхан-оглы Аллахвердиев
(к.ф-м.н.; д.б.н., Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН (Москва), Институт фундаментальных проблем биологии РАН, Пущино (Московской обл.), Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,биологический факультет, Московский физико-технический институт, Долгопрудный (Московская обл.), Институт молекулярной биологии и биотехнологии, Национальной академии наук Азербайджана (Баку, Азербайджан)).
Аннотация:
На семинаре будут анализироваться, и обсуждаться фундаментальные и прикладные проблемы альтернативной энергетики, рассматриваться наиболее важные приложения искусственного фотосинтеза для водородной энергетики. Все эти вопросы будут проиллюстрированы конкретными примерами.
2. Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
19 июля
Тема: "Биотическая регуляция окружающей среды: ключевой аспект глобальных изменений климата и окружающей среды"
Докладчик: А.М. Макарьева (кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Отделение теоретической физики НИЦ "Курчатовский институт" - ПИЯФ)
Аннотация:
Жизнь является самым мощным процессом, определяющим состояние окружающей среды на Земле. Наглядно это демонстрируют запасы и потоки углерода – основного химического элемента жизни. При запасах органического углерода в почве и в океане и неорганического углерода в атмосфере порядка 103 ГтС и чистой первичной продуктивности биосферы порядка 102 ГтС/год, при разбалансировке синтеза и разложения жизнь способна полностью разрушить окружающую среду всего за 10 лет. То, что этого не происходит на временах порядка существования биологических видов и экосистем, означает, что жизнь содержит информацию о характеристиках окружающей среды и поддерживает эти характеристики в пригодном для себя состоянии, компенсируя все неблагоприятные допороговые изменения биотической и абиотической природы. В этом состоит биотическая регуляция окружающей среды (Горшков 1995; Gorshkov et al. 2000).
Как только естественный биотический механизм управления окружающей средой оказывается разрушенным, окружающая среда как в локальном, так и в глобальном масштабах быстро деградирует до непригодного для жизни состояния. Это происходит даже в том случае, когда прямое воздействие человека на окружающую среду (типа индустриальных загрязнений) отсутствует. Чтобы естественные экосистемы обладали достаточной мощностью для поддержания глобальной окружающей среды в устойчивом пригодном для жизни человека состоянии, они должны занимать достаточную площадь земной поверхности, на которой должна быть запрещена хозяйственная деятельность. Самоограничение нашей цивилизации этим "зелёным коридором" является необходимым условием её дальнейшего существования.
21 марта
1. Тема: "Растение и бактерия в симбиозе: война объемов"
Докладчик: Е.Э. Федорова (кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, Группа растительно-микробных взаимодействий, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва)
Аннотация:
Растительно-микробные взаимодействия являются одним из важнейших факторов, влияющих на продуктивность сельскохозяйственных и дикорастущих растений. В последние 25 лет внимание к этой области науки значительно возросло в связи с необходимостью перехода к экологически адаптированным технологиям. Методы молекулярной и клеточной биологии позволили исследовать сигнальные механизмы при контакте растения и микроорганизма, а также изменения, происходящие в инфицированных тканях.
Доклад Е.Э. Федоровой посвящен исследованиями ткани-"химеры", образуемой при контакте корня с рядом почвенных микроорганизмов. В докладе изложены данные, касающиеся формирования мембранного интерфейса между про- и эукариотом, и механизмов, позволяющих микроорганизмам формировать и поддерживать внутриклеточную колонию в растительной клетке.
2. Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
4 марта
1. Тема: "Изучение структуры потенциал-зависимых ионных каналов, изолированных в нано-и липодисках"
Докладчик: О.С. Соколова (доктор биологических наук, профессор Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва)
Аннотация:
Ионные каналы являются мишенями для специфических лекарственных средств при лечении ряда заболеваний, включая эпилепсию, остеопороз, диабет, депрессию, а также наркотическую зависимость. Большое значение для понимания механизма функционирования и изменения активности ионных каналов играют молекулярные и структурные данные. Они служат основой для молекулярного моделирования активации/инактивации, для планирования новых экспериментов по направленному мутагенезу и компютерного дизайна новых лекарственных средств. Для изучения структуры мембранные белки должны быть изолированы в присутствии мембраномиметиков - детергентов, нанодисков или липодисков. Как эти вещества влияют на структуру ионных каналов?
2. Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
8 февраля
Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
2018 год
18 декабря
1. Тема: "Несерные пурпурные бактерии соленых и содовых озер Центральной Азии"
Докладчик: А.В. Комова (научный сотрудник, отдел биотехнологий и биоэнергетики Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий, НИЦ "Курчатовский институт")
Аннотация:
В докладе рассматриваются результаты исследований экологии, физиологии, разнообразия несерных пурпурных бактерий соленых и содовых озер различной минерализации (0.3 – 400 г/л), расположенных в Центральной Азии (Бурятии, Забайкальском, Алтайском крае, Новосибирской, Иркутской области, Северной Монголии). Несерные пурпурные бактерии, выделенные из соленых и содовых озер, являются облигатными галоалкалофилами, способными развиваться в широком диапазоне рН и солености, и таким образом хорошо адаптированы к нестабильным условиям среды, характерным для озер крио-аридной зоны. Физиологическими свойствами определяется роль несерных пурпурных бактерий в биогеохимических процессах: преобразовании переменновалентных элементов (S, Se, Te, As), а также пепловых и глинистых минералов.
2. Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
8 ноября
Тема: "Естественные и техногенные радионуклидыкак инструмент для исследования процессов в Арктике"
Докладчик: Р.А. Алиев (кандидат химических наук, заведующий лабораторией радионуклидов и радиофармпрепаратов курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий НИЦ "Курчатовский институт"
Аннотация:
Радионуклидные трассеры на сегодня являются мощным инструментом исследования динамики переноса вещества в природных системах. Они могут применяться для исследования скоростей седиментации в экологических и палеоклиматологических исследованиях (210Pb, 137Cs, актиниды, 14C). Короткоживущие радионуклиды могут быть полезны для исследования обмена в системе океан-атмосфера (7Be, 210Po). Нарушение равновесия в естественных радиоактивных рядах позволяет оценить скорость меридиональной атлантической циркуляции и исследовать процессы в верхнем слое океана. Применение радиоактивных трассеров может принести новую полезную информацию об особенностях изменений в природной среде Арктики.
2. Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
29 октября
Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
24 октября
1. Тема: "Водоросли как перспективный источник компонентов биотоплива в арктических условиях"
Докладчик: Б.А. Сорокин (аспирант, кафедра физической и коллоидной химии, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, г. Москва)
Аннотация:
Водоросли являются перспективным сырьем для получения компонентов биотоплива, вследствие быстрого роста и высокого содержания липидов. Кроме того, в арктических условиях водоросли зачастую являются единственным широкодоступным источником возобновляемой биомассы. Было проведено исследование перспективности применения водорослей для получения компонентов топлива. Эксперименты показали, что гидроконверсия микроводорослей позволяет получить 370 г топлива (бензиновая и дизельная фракция) из 1 кг биомассы. Проведение совместной гидроконверсии водорослей и гудрона тяжелой карбоновой нефти приводит к увеличению выхода жидких углеводородов на 7%. При использовании только водорослей прибрежной зоны, расчетный выход топлива составляет 6 тонн с 1 км береговой линии. Также были проведены исследования использования микроводорослей, выращиваемых в фотобиореакторах, для получения биодизеля методом переэтерификации липидов. Выход биотоплива в этом случае составил 500 г из 1 кг биомассы. Полученные данные свидетельствуют о перспективности применения водорослей как источника компонентов биотоплива в арктических условиях.
2. Тема: "Перспективы производства метилфуранов из возобновляемого сырья в России"
Докладчик: М.С. Котелев (кандидат химических наук, старший научный сотрудник РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, г. Москва)
Аннотация:
В докладе будут рассмотрены основные пути получения 2-метил- и 2,5-диметилфуранов из возобновляемого сырья, дана оценка возможности создания соответсвующей технологии. Рассмотрены основные пути использования метилфуранов в качестве добавок для автомобильных бензинов, их преимущества и недостатки по сравнению с потенциальными конкурентами: МТБЭ, этанолом и т.п."
3. Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
28 июня
1. Тема: "Нанопоровое секвенирование: На пороге третьей геномной революции"
Докладчик: А.В. Недолужко (кандидат биологических наук, начальник лаборатории палео- и этногенетики, Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий, НИЦ "Курчатовский институт")
Аннотация:
Публикация первого генома человека в 2001 году стала предвестником постгеномной эры — появление технологий секвенирования нового поколения (next-generation sequencing — NGS) позволило поверить в будущее персонифицированной геномики. Сегодня, спустя более 15 лет, коммерциализация приборов, чья работа основана на нанопоровом секвенировании, делает это будущее реальностью.
Технология нанопорового секвенирования по своему принципу кардинально отличается от уже существующих платформ, а также славится своей универсальностью, компактностью и простотой использования. В рамках доклада кратко будет рассмотрена история появления этой технологии и её принципы, а также преимущества, которая она сулит.
2. Тема: "Управление альтернативными состояниями в бактериальных сообществах"
Докладчик: Ю.А. Фридман (научный сотрудник, Институт водородной энергетики и плазменных технологий, НИЦ "Курчатовский институт")
Аннотация:
Мы предлагаем и исследуем модель бактериальной экосистемы, чей рост лимитирован несколькими основными источниками питания, углеродными и азотными. Экосистема населена различными видами микробов, каждый из которых может использовать один конкретный источник углерода и один азотный источник питания. Эти микробы выбираются из заранее заданного набора бактериальных видов.
Модель демонстрирует богатую динамику и характеризуется экспоненциально большим числом возможных стационарных состояний. Каждое из них стабильно в определенном диапазоне потоков нутриентов. Это приводит к возникновению пестрой карты состояний в пространстве нутриентных потоков. Зоны, отвечающие различным состояниям, при определенных условиях могут перекрываться. Мы предлагаем, моделируем и сравниваем несколько стратегий, нацеленных на перевод экосистемы из одного стационарного состояния в другое. Перевод достигается адиабатическим изменением потоков отдельных нутриентов и выборочным введением видов из исходного набора в подходящие моменты времени. Подобная управленческая стратегия позволяет, среди прочего, модифицировать микробиому пациента, переводя ее из "нездорового" в желаемое "здоровое" состояние предсказуемым образом, поддерживая биомассу и / или биологическое разнообразие систему на нужном уровне.
3. Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
21 июня
1. Тема: "Молекулярные машины, хиральность, фолдинг"
Докладчик: В.А. Твердислов (доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой биофизики, физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова)
Аннотация:
Рассмотрена закономерность, касающаяся спонтанного формирования L-D-знакопеременных иерархий хиральных структур в биомакромолекулах, исходно неравновесных за счет гомохиральности первичных структур. Молекулярная биология клеток в целом составляет периодическую систему знакопеременных иерархически выстроенных хиральных структур.
К машинам относят устройства (конструкции), способные в циклическом режиме преобразовывать форму энергии, совершая «полезную» работу, благодаря наличию «выделенных механических, в том числе квантово-механических, степеней свободы», кинетически разделяющих работу и диссипацию. Вследствие цикличности всякая молекулярная машина является хиральным объектом. Особенностью молекулярных машин является кооперативное участие вторичных, третичных (при наличии надмолекулярных комплексов - четвертичных) макромолекулярных структур в их работе, что обеспечивается иерархическим сопряжением соответствующих «хиральных» степеней свободы.
Литература
В.А. Твеpдиcлов, Е.В. Малышко, C.А. Ильченко, О.А .Жулябина, Л.В. Яковенко "Периодическая система хиральных структур в молекулярной биологии". Биофизика 62 421 (2017)
В.А. Твердислов, Е.В. Малышко, С.А. Ильченко "От автоволновых механизмов самоорганизации к молекулярным машинам Известия РАН". Серия физическая 79 1728 (2015)
Обсуждение планируемой к публикации статьи в журнал: "Кристаллография":
2. Тема: "Разработка микрофлюидного чипа для кристаллизации белка методом микробатч"
Авторы: А.М. Попов, П.В. Дороватовский, Д.А. Мамичев, М.А. Марченкова, А.Ю. Николаева
31 мая
1. Тема: "Применение платформы OMICS-Energy для изучения метаболических особенностей опухолей различных локализаций и эволюции метаболических путей человека"
Докладчик: М.И. Сорокин (кандидат биологических наук, инженер-исследователь, отдел биотехнологий и биоэнергетики, КК НБИКСТ НИЦ "Курчатовский институт")
Аннотация:
Мы разработали биоинформатическую платформу OMICS-Energy для анализа широкомасштабных транскриптомных, геномных и протеомных данных высших эукариот. В настоящее время платформа была успешно применена для анализа более десяти тысяч различных биологических образцов. В частности, с использованием платформы OMICS-energy были рассчитаны уровни активации сотен метаболических путей для всех образцов, содержащихся в базе данных онкопациентов The Cancer Genome Atlas. Были выявлены уникальные особенности метаболизма ряда типов рака. Дополнительно, с использованием комбинации платформы OMICS-energy и информации о количестве ретроэлементов в различных метаболических генах, удалось найти наиболее консервативные и наиболее быстро эволюционирующие метаболические пути человека.
2. Тема: "Роль биоэлектрических сигналов в доимплантационном развитии эмбрионов млекопитающих" (часть 2)
Докладчик: А.С. Чернов (кандидат биологических наук, ведущий инженер, отдел биотехнологий и биоэнергетики, КК НБИКСТ НИЦ "Курчатовский институт")
3. Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
17 мая
1. Тема: "Роль биоэлектрических сигналов в доимплантационном развитии эмбрионов млекопитающих" (часть 1)
Докладчик: А.С. Чернов (кандидат биологических наук, ведущий инженер, отдел биотехнологий и биоэнергетики, КК НБИКСТ НИЦ "Курчатовский институт")
Аннотация:
Изучено изменение мембранного и митохондриального потенциалов в раннем развитии эмбрионов мыши и показана их ведущая роль в формировании нормальных зародышей. Установлена взаимосвязь в работе генетического и энергетического аппаратов эмбриона. Предложен подход управления биоэлектрическими сигналами с помощью электромагнитных волн установленного диапазона видимой области спектра для повышения пролиферативно-дифференцировочного потенциала клеток млекопитающих.
2. Тема: "Митохондриальные поры и каналы. Структурная организация и физиологическая роль"
Докладчик: К.Н. Белослудцев (доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (г. Пущино), профессор Марийского государственного университета (г. Йошкар-Ола)
Аннотация:
Митохондрии являются не только основным поставщиком энергии в клетке, но также активно участвуют в поддержании ионного гомеостаза и инициации клеточной гибели. В докладе представлены современные представления о структурных особенностях ион-транспортирующих систем митохондрий (Са2+ и К+), а также митохондриальных пор и их роли в физиологических процессах и при патологиях. Обсуждается возможность визуализации транспортных систем митохондрий с помощью криоэлектронной микроскопии.
3. Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
6 апреля
1. Тема: "Микроорганизмы - многообещающий инструментарий для биотехнологии"
Докладчик: А.А. Кульминская (кандидат биологических наук, зав. лаборатории энзимологии,отделение молекулярной и радиационной биофизики ФГБУ ПИЯФ им. Б.П. Константинова НИЦ “Курчатовский институт”,г. Гатчина)
Аннотация:
В последние годы во всем мире неуклонно растет спрос на биотехнологические продукты. Это означает, что потребность в оптимизированных производственных процессах и снижение затрат на производство биотехнологической продукции является ключевым фактором успеха этого рынка. Важным инструментом этого процесса является прямое или косвенное использование ферментов, которые катализируют синтез или трансформацию различных веществ. В своем докладе я расскажу о наших возможностях и достижениях в понимании того, как конкретные ферменты действуют, чтобы изменить структуру поли- или олигосахаридов, обнаруженных в Природе, а также приведу несколько примеров практического применения этих ферментов. Мы, в первую очередь, занимаемся углевод-активными ферментами (CAZymes), которые синтезируют или гидролизуют гликозидные связи. Фундаментальные исследования и применение этих ферментов особенно актуальны для улучшения использования возобновляемых ресурсов биомассы в биотопливе/биоэнергетике, древесном волокне, текстильной, сельскохозяйственной и пищевой промышленности.
2. Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
29 марта
1. Тема: "Возникновение жизни в плазме метеоритного удара в процессе формирования и набора массы Земли"
Докладчик: Г.Г. Манагадзе (доктор физико-математических наук, профессор, Действительный член Международной академии астронавтики, заслуженный деятель науки РФ, заведующий лабораторией масс-спектрометрии и активной диагностики отдела физики планет и малых тел Солнечной системы, Институт космических исследований РАН, г. Москва)
Аннотация: Предлагается оригинальная "Плазменная концепция" зарождения первичных форм живой материи в процессе разлёта плазменного факела сверхскоростного удара метеоритов. Концепция основана на результатах, полученных в ударных экспериментах и в опытах по лазерному моделированию удара в условиях лаборатории, с генерацией плазменного факела, а также на достоверной информации о физических процессах, происходящих во время разлёта ударной плазмы. Экспериментально показано, что плазма удара в процессе разлёта обеспечивает синтез простых и сложных органических соединений, их сборку и упорядочение. Показано, что электрические и магнитные поля ударной плазмы обеспечивают формирование локальных хиральных физических полей, приводящих к умеренному нарушению зеркальной симметрии продуктов синтеза, с преимуществом L-аминокислот и D-сахаров, возникновение гомохиральности и за время набора массы Земли образование не менее 1036 статистических переборок. Эти требования совпадают с общепринятыми требованиями международного сообщества учёных, необходимыми для зарождения жизни, а полученные результаты показывают реализуемость плазменной концепции в условиях природы.
2. Обсуждение планируемых к публикации статей. Список статей
