Достижения РБО-ОМРБ
Хронология наиболее значимых научных достижений РБО — ОМРБ:
XX век
1967 – “Создание ЭПР-спектрометра” (В. Н. Фомичев). ЭПР-спектрометр прямого детектирования обеспечивал концентрационную чувствительность при работе с водными растворами более чем на два порядка превышающей чувствительность существующих приборов и позволял регистрировать форму линии поглощения без модуляционных искажений. Возможности этого спектрометра позволили коллективу сотрудников лабораторий биофизики макромолекул, биосинтеза белка и органического синтеза выполнить работу, в которой было показано существование двух конформеров тРНК.
1967 (1968) – в лаборатории генетики эукариот (И. А. Захаров) одновременно с несколькими зарубежными лабораториями были описаны радиочувствительные мутанты эукариотического одноклеточного организма – почкующихся дрожжей. В. Г. Королевым и Л. М. Грачевой впервые было установлено, что клетки дрожжей способны к репарации двунитевых разрывов ДНК, которые до этого считались абсолютно летальными повреждениями генетического материала клетки, был описан молекулярный механизм этого процесса.
1969 — И. А. Захаров с коллегами открыл особое биологическое явление, названное цитодукцией, состоящее в половом слиянии клеток, при котором смешиваются структуры цитоплазмы, но слияния ядер не происходит. При этом зигота получает наследственные цитоплазматические структуры обоих, а ядерные структуры только одного из родителей.
1970 – сотрудниками М. И. Мосевицкого было открыто явление “сплошного мутагенеза” у бактерий при дефиците одного из предшественников синтеза ДНК (тимидиловой кислоты), которое было опубликовано в ведущих мировых научных изданиях Nature и Mutation Res. Также им удалось провести прямое наблюдение рекомбинантных хромосом в электронном микроскопе.
1970 (1976) – под руководством С. В. Кириллова и Е. М. Саминского впервые в мире разработана технология получения прокариотических 70S рибосом, проявляющих 100%-ную активность во всех парциальных реакциях цикла элонгации цепи синтезируемого белка. Эта технология позволила получить фундаментальные данные о двух сайтах связывания тРНК в малых 30S субчастицах рибосом. И было установлено, что 70S рибосома, помимо двух канонических А и Р сайтов содержит третий, Е (выходной) сайт.
1971 – под руководством С. Е. Бреслера была создана первая инактивированная жидкая противогриппозная вакцина, которая благодаря президенту АН СССР А. П. Александрову получила название “бомба против гриппа”. Этот способ (1975) был запатентован в 9 странах, включая Германию, Францию, США и Японию.
1973 – В лаборатории генетики эукариот под руководством Хромых Ю. М. впервые были получены радиочувствительные мутанты многоклеточного организма – дрозофилы Dr. melanogaster.
1974 – В. Н. Фомичевым, В. В. Исаевым-Ивановым и В. А. Рыжовым были теоретически предсказаны и экспериментально обнаружены нелинейные эффекты в магнетиках в параллельных магнитных полях, описана их физическая природа. На основе этих эффектов была разработана высокочувствительная установка продольного нелинейного отклика на слабое переменное поле для исследования магнитных свойств веществ в конденсированном состоянии (1983).
1976 – В лаборатории биосинтеза ДНК под руководством В. М. Крутякова впервые применили бесклеточную систему в виде выделенного хроматина для изучения процессов репарации ДНК млекопитающих. Полученные данные позволили сформулировать гипотезу о деконденсации нуклеосом при повреждениях ДНК, обеспечивая тем самым доступность повреждения для репаративных ферментов (1979).
1980-1981 – Группа Г. А. Багияна обнаружила эффективное окисление меркаптанов в водных растворах в присутствии комплексов меди с аминотиолами, что послужило основой для создания нового способа очистки нефтепродуктов от меркаптанов. Испытания на нефтехимкомбинатах в Новокуйбышевске и в Салавате продемонстрировали преимущества разработанных катализаторов, и на очередном съезде КПСС снова прозвучали слова об “очередной бомбе”, разработанной в ПИЯФ.
1984 – С. А. Булат установил, что при интеграции плазмид в дрожжевые хромосомы происходит дестабилизация хромосом и захват соседних генов при освобождении плазмиды (седукция гена). На эффекте дестабилизации хромосом был разработан метод генетического картирования, ускоривший картирование генов в десятки раз.
1987 – В лаборатории В. Л. Калинина на оригинальной системе мутантов Escherichia coli, устойчивость которых к гамма-облучению была искусственно поднята в 8 раз по сравнению с обычными клетками, было показано, что достижение этой гиперфункции обеспечивается за счет активации не только классических систем репарации, но и ряда глобальных стрессовых систем клетки, включая белки теплового шока.
1990 – В коллективе проф. Е. И. Шварца разработали метод амплификации ДНК с кровяных пятен на фильтровальной бумаге, который сейчас широко используют во всем мире. В результате впервые для популяции Санкт-Петербурга была создана мутационная карта гена, кодирующего фенилаланингидроксилазу, что позволило решить проблему профилактики фенилкетонурии в регионе и резко сократить развитие болезни у детей с мутацией.
1992 – О. К. Кабоев впервые в СССР наладил выделение термофильной ДНК-полимеразы.
1992 — С. А. Булат и О. К. Кабоев разработали вариант полимеразно-цепной реакции (ПЦР) с использованием неспецифических праймеров.
1992 – В лаборатории биофизики макромолекул в группе Л. М. Фирсова была впервые получена кристаллическая структура глюкоамилазы.
1997 – Группой Д. А. Перумова (лаборатория биополимеров) открыто явление сверхсинтеза рибофлавина у бактерий Bacillus subtilis, что послужило основой для промышленного производства рибофлавина.
1997 – В.И. Катунин (лаборатория биосинтеза белка) совместно с немецкими коллегами установили порядок прохождения отдельных реакций при транслокации. Показано, что гидролиз ГТФ происходит до перемещения тРНК и мРНК в межсубъединичном пространстве. Nature (1997) 385(6611):37-41.
XXI век
2002 – В лаборатории биополимеров (А. Л. Тимковский) Д.А. Перумов и Р. А. Кренева описали новый механизм регуляции транскрипции у бактерий: в ходе синтеза ряда витаминов, нуклеотидов и аминокислот у бактерий регуляция транскрипции на уровне мРНК осуществляется без участия генов-регуляторов, а происходит путем прямого взаимодействия этих низкомолекулярных соединений с лидерными транскриптами. Cell (2002) 27;111(5):747-56.
2004 – под руководством Неустроева К. Н. (лаборатория энзимологии) были впервые установлены трехмерные структуры высокого разрешения активных центров ферментов, определены механизмы действия альфа-галактозидазы из Trichoderma reesei, бета-галактозидазы из Penicillium sp., экзо-инулиназы из A.awamori, эндо-1,3(4)-глюканазы (ламинариназы) из Rhodothermus marinus, выявлены аминокислотные остатки, участвующие в гидролизе гликозидных субстратов с сохранением аномерной конфигурации углеродного атома.
2005 — В лаборатории биофизики макромолекул (В. В. Исаев-Иванов) с помощью рассеяния нейтронов была получена уникальная информация о недостающих звеньях структурной иерархии хроматина и установлено, что хроматин является фракталом.
2007 – сотрудники лаборатории биосинтеза белка (А.Л. Коневега, Ю.П. Семенков) с коллегами из Германии впервые обнаружили явление спонтанной обратной транслокации в рибосомах. Nat Struct Mol Biol. 2007 14(4):318-24.
2010 – М. В. Филатов с коллегами предложили новый способ иммунотерапии злокачественных опухолей головного мозга.
2010 – сотрудники лаборатории биосинтеза белка (Коневега А. Л.) с коллегами с помощью времяразрешенной криоэлектронной микроскопии впервые показали детальные траектории движения тРНК внутри рибосомы. Nature. 2010 15;466(7304):329-33.
2010 – В лаборатории протеомики С. Н. Нарыжным была предложена структурная модель роли белка PCNA как организатора с широкими координирующими функциями, связывающими многие процессы, идущие в клеточном ядре при репликации и репарации ДНК. Впервые показано участие PCNA в процессах гликолиза и его роль в канцерогенезе, что подтверждает ключевую роль данного белка в интерактомике.
2010 (2012) — В лаборатории биофизики макромолекул (В. В. Исаев-Иванов) с помощью рассеяния нейтронов была получена уникальная информация о недостающих звеньях структурной иерархии хроматина и установлено, что хроматин является фракталом.
2010 (2012) — В лаборатории экспериментальной и прикладной генетики (Саранцева С. В.) на плодовой мушке Dr. melanogaster была создана модель болезни Альцгеймера (БА), которая воспроизводит основные нейропатоморфологические черты БА, наблюдаемые у людей: изменение синаптической плотности, нейродегенерацию в мозге, образование и отложение Аβ, а также такие клинические показатели, как нарушение памяти и способности к обучению.
2011 (2013) — В лаборатории молекулярной генетики человека (С. Н. Пчелина) проведено масштабное исследование по выявлению генетических маркеров, позволяющих формировать группы высокого риска болезни Паркинсона (БП) и прогнозировать его течение и ответ на медикаментозную терапию. Впервые предложен алгоритм выявления групп высокого риска БП на основании проведения молекулярно-генетического анализа.
2012 (2010) – Н. В. Сорока разработал методику синтеза меченых изотопом 125I производных 3’-иодфолиевой кислоты без носителя. Было показано, что поглощение полученных препаратов клетками злокачественных опухолей в сотни раз превосходит их поглощение здоровыми клетками.
2012 – Под руководством Конева А. Ю. (лаборатория генетики эукариот) и совместно с зарубежными коллегами удалось выявить новый АТФ-зависимый фактор сборки хроматина – комплекс ToRC, образованный белками Toutatis, CtBP и ISWI.
2014 — Лабораторией биофизики макромолекул (В. В. Исаев-Иванов) разработаны программные утилиты для расчета спектров МУРН по полноатомным траекториям молекулярной динамики, позволяющие учитывать конформационную подвижность белка при расчете спектров методом малоуглового рассеяния нейтронов (МУРН). Доказано, что использование методов молекулярной динамики позволяет получить полноатомную структуру исследуемых мультимолекулярных комплексов в нативных условиях, используя для верификации предлагаемых моделей низкоразрешающую экспериментальную методику, каковой являются МУРН и малоугловым рентгеновским рассеянием (МУРР).
2015 — М. Г. Петуховым в совместной работе с коллегами из других институтов разработан новый метод поиска всех возможных конформаций структурной воды в активных центрах белков – AquaBridge. Метод был реализован в виде утилиты AquaBridge, предназначенной для использования в коммерчески доступном программном пакете молекулярного моделирования ICM-Pro.
2015 — Группе исследователей из Германии и России (Коневега А. Л., лаборатория биосинтеза белка) впервые удалось с помощью метода криоэлектронной микроскопии получить пространственные структуры рибосомных комплексов с разрешением менее 3 Å. Nature (2015) 520(7548):567-70
2016 — Сотрудники лаборатории биосинтеза белка (А.Л. Коневега, Е.В. Полесскова) с коллегами из института Биофизической химии (Max-Planck Institute, Геттинген, Германия) впервые в мире определили структуру рибосомного комплекса в процессе встраивания аминокислоты селеноцистеина. Nature (2016) 540(7631):80-85.
2017 — В лаборатории энзимологии под руководством Кульминской А.А. были впервые исследованы ферментативные свойства новой α-L- фукозидазы с широкой субстратной специфичностью, выделенной из мицелиального гриба Fusarium proliferatum LE1. Показано, что эта фукозидаза способна катализировать реакции трансгликозилирования, что делает фермент важным инструментом в различных модификациях значимых фукоз-содержащих соединений. Были охарактеризованы биохимические и ферментативные свойства целлобиогидролазы, выделенной из аскомицета Geotrichum candidum 3C. Рентгеноструктурные данные позволили выявить первый сайт О-гликозилирования в кристаллической структуре ферментов семейства гликозидгидролаз № 7, к которому принадлежит данный белок.
2017 г. Научный коллектив лабораторий ЛБМ, ЛГЭ, ЛМКБ совместно с коллегами из ИЦ РАН и Вирджинского политехнического университета впервые в мире создали динамические атомарные модели трёх ключевых частично собранных нуклеосомных состояний (ЧСНС), наблюдаемых в процессах сборки/разборки коровой нуклеосомной частицы: гексасомы, тетрасомы и дисомы. Анализ длин защищённых фрагментов ДНК показал, что в активно транскрибируемом хроматине присутствует значительное количество ЧСНС. Наличие частично собранных нуклеосом может являться не только следствием, но и необходимым условием быстрого прохождения процесса транскрипции in vivo.