Лаборатория мембран растительных клеток

Заведующая лабораторией - Трофимова Марина Сергеевна, д.б.н.
Тел.: (499) 678-53-77 E-mail: troms@ippras.ru

Трофимова Марина Сергеевна

Краткая история подразделения

Лаборатория организована в 1980 году д.б.н. Юрием Георгиевичем Молотковским (1931-1993 г.г.) по инициативе академика Андрея Львовича Курсанова. Целью создания коллектива стала необходимость разработки новой методологии в исследовании структуры и свойств пограничных мембран растительной клетки – плазмалеммы и тонопласта. Экспериментальной и идеологической базой, на которой далее выстраивались исследования, стали приоритетные работы, выполненные ранее Молотковским Ю.Г., Жестковой И.М., Дзюбенко В.С. и Тимониной В.Н. на тилакоидных мембранах хлоропластов и связанные с обоснованием хемиосмотической гипотезы Митчелла.

Получение везикулярных препаратов плазмалеммы и тонопласта и использование в качестве инструментального подхода флуоресцентных красителей позволили идентифицировать функциональную активность протонных и кальциевых АТФаз, а также ионных транспортеров в этих мембранах, сформулировать и обосновать механизмы ионного гомеостаза растительной клетки.

С 1993 по 2006 г.г. лабораторию возглавлял к.ф.-м.н. Сорокин Е.М., с 2006 года – д.б.н. Трофимова М.С. В разное время сотрудниками лаборатории были Гайворонская Л.М., Кореньков В.Д., Бобылев Ю.С., Бияшева А., Ермакова С.А., Божко К.Н., Ампилогова Я.Н., Шевырева (Лаптева) Т.А, Белугин Б.В.

В настоящее время основное направление работы лаборатории связано с выяснением молекулярных механизмов сопряжения трансмембранных транспортов воды и ионов в ионном гомеостазе и осморегуляции растительной клетки.

В исследованиях, выполненных за последние годы, показано, что:

1. При переходе растения Mesembryanthemum crystallinum с С₃- на САМ-тип фотосинтеза клетки корней и листьев используют различные механизмы для регуляции аквапорин-зависимой водной проницаемости плазматических мембран (совместно с лаб. физиологических и молекулярных механизмов адаптации ИФР РАН).
2. Перибактероидная мембрана симбиосом снабжена верапамил-чувствительным Са²⁺-транспортером, наиболее вероятно, Са²⁺-каналом, который быстро активируется при деполяризации этой мембраны и обеспечивает транзиторный пассивный выход Са²⁺ из симбиосом по трансмембранному градиенту электрохимического потенциала данного катиона (совместно с лаб. азотного обмена ИФР РАН).
3. Механочувствительный ионный канал MscL, присутствующий в плазматической мембране клеток цианобактерии Synechocystis sp. PCC 6803, способен катализировать быстрый выход из них ионов Са²⁺, чувствительный к верапамилу и амилориду, при деполяризации этой мембраны в условиях теплового стресса (cовместно с лаб. молекулярных основ внутриклеточной регуляции ИФР РАН).
4. Осмотическая водная проницаемость плазмалеммы растительных клеток, базирующаяся на активности аквапоринов, чувствительна к редокс-потенциалу среды и обусловлена фосфорилированием PIP-аквапоринов.
5. Изменение осмотического потенциала среды вызывает активацию экзо- или эндоцитоза в протопластах, и, как следствие, увеличение или уменьшение их площади поверхности. При этом мигрирующие участки плазмалеммы обеднены аквапоринами PIP-типа.

Сотрудники лаборатории

Трофимова Марина Сергеевна – д.б.н., зав. лабораторией
Тел.: (499) 678-53-77, E-mail: troms@ippras.ru

Лапшин Никита Константинович – научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 3-77, E-mail: theninthhost@gmail.com

Пиотровский Михаил Сергеевич – к.б.н., научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 7-51, E-mail: agro-ministr@yandex.ru

Основные публикации сотрудников лаборатории за 2002-2021 годы:

Lapshin N.K., Piotrovskii M.S., Trofimova M.S. (2021) Involvement of plasma membrane H±ATPase in diamide-induced extracellular alkalization by roots from pea seedlings. Planta. 253,10. doi.org/10.1007/s00425-020-03532-w.

Lapshin N.K.; Piotrovskii M.S.; Trofimova M.S. (2021) Sterol Extraction from Isolated Plant Plasma Membrane Vesicles Affects H+ -ATPase Activity and H±transport. Biomolecules, 11, 1891. doi.org/10.3390/biom11121891.

Андреев И.М., Крылова В.В., Зартдинова Р.Ф., Измайлов С.Ф. (2019) Са2±АТФаза симбиосомной мембраны корневых клубеньков бобов: новые результаты, подтверждающие механизм трансмембранной транслокации Сa2+. Физиология растений, 66, 156–160. DOI: 10.1134/S0015330319020040.

Piotrovskii M.S., Lapshin N.R., Andreev I.M., Trofimova M.S. (2019) Role of PIP-Aquaporin Phosphorylation in Redox-Dependent Modulation of Osmotic Water Permeability in Plasmalemma from Roots of Pea Seedlings. Russ. J. Plant Physiol., 66, 637−645. DOI: 10.1134/S1021443719040113.

Andreev I.M., Krylova V.V. (2019) The Ca2±ATPase in Legume Root Nodule Peribacteroid Membrane as a Potential Key Determinant of Ca-Dependent Regulation of Symbiosome Functioning. Russ. J. Plant Physiol., 66, 673–678. DOI: 10.1134/S1021443719050030.

Kovaleva L.V., Voronkov A.S., Zakharova E.V., Andreev I.M. (2018) ABA and IAA control microsporogenesis in Petunia hybrida L. Protoplasma. 255, 751−759. DOI: 10.1007/s00709-017-1185-x.

Kozhikhova K.V., Andreev S.M., Shilovskiy I.P, Timofeeva, A.V., Gaisina A.R.; Shatilov A.A., Turetskiy E.A., Andreev I.M., Smirnov V.V., Dvornikov A.S., Khaitov M.R. (2018) A novel peptide dendrimer LTP efficiently facilitates transfection of mammalian cells. Org. Biomol. Chem., 16, 8181−8190. DOI: 10.1039/c8ob02039f.

Baik, A.S., Mironov, K.S., Arkhipov, D.V., Piotrovskii M.S., Pojidaeva E.S. (2018) Characterization of Aminopeptidase P from the Unicellular Cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803. Doklady Biochem. Biophys., 481, 190−194. DOI: 10.1134/S1607672918040038.

Mironov, K.S., Shumskaya, M., Sidorov, R.A., Trofimova, M.S.; Los, D.A. (2018) Membrane physical state and stress regulation in Synechocystis: fluidizing alcohols repress fatty acid desaturation. Plant J., 96, 1007−1017. DOI: 10.1111/tpj.14086.

Kovaleva L.V., Voronkov A.S., Zakharova E.V., Andreev I.M. (2018) ABA and IAA control microsporogenesis in Petunia hybrida L. Protoplasma, 255, 751–759. doi.org/10.1007/s00709-017-1185-x.

Белугин Б.В., Жесткова И.М., Пиотровский М.С., Лапшин Н.К., Трофимова М.С. (2017) PIP1-аквапорины, стерины и осмотическая водная проницаемость плазмалеммы клеток этиолированных проростков гороха // Биологические мембраны, 34, 239–248.

Пиотровский М.С., Лаптева Т.А., Жесткова И.М., Трофимова М.С. (2017) Идентификация и активность супероксид-продуцирующих белковых комплексов плазмалеммы при действии низкой положительной температуры на этиолированные проростки кукурузы. Физиология растений , 64 , 133–141.

Maksimov E.G., Mironov K.S., Trofimova M.S., Nechaeva N.L., Todorenko D.A., Klementiev K.E., Tsoraev G.V., Tyutyaev E.V., Zorina A.A., FeduraevP.V., Allakhverdiev S.I., Paschenko V.Z., Los D.A. (2017) Membrane fluidity controls redox-regulated cold stress responses in cyanobacteria // Photosynth Res., 133, 215–223. doi.org/10.1007/s11120-017-0337-3.

Ковалева Л. В., Захарова Е. В., Воронков А. С., Тимофеева Г. В., Андреев И.М. (2017) Роль абсцизовой кислоты и этилена в контроле движущих сил транспорта воды в прорастающем мужском гаметофите петунии. Физиология растений, 64, 389–400.

Andreev I.M. (2017) Emerging evidence for potential role of Ca2±ATPase-mediated calcium accumulation in symbiosomes of infected root nodule cells. Funct. Plant Biol., 44, 955–960. doi.org/10.1071/FP17042.

Krylova V., Andreev I., Zartdinova R., Ismailov S. (2017) Ca2±ATPase in the symbiosome membrane from broad bean root nodules: further evidence for its functioning as ATP-driven Ca2+/H+ exchanger. Acta Physiol. Plant. 39, 247. doi.org/10.1007/s11738-017-2546-y.

Kovaleva L., Voronkov A., Zakharova E., Minkina Y., Timofeeva G., Andreev I. (2016) Regulation of Petunia pollen tube growth by phytohormones: identification of their potential targets. J. Agr. Sci. Technol., A 6, 239-254. doi: 10.17265/2161-6256/2016.04.004.

Ковалева Л.В., Воронков А.С., Захарова Е.В., Минкин Ю.В., Тимофеева Г.В., Андреев И.М. (2016) Экзогенные ИУК и АБК стимулируют прорастание мужского гаметофита петунии, активируя Са²⁺-зависимые К⁺-каналы и модулируя активность Н⁺-АТФазы плазмалеммы и активного цитоскелета. Онтогенез, 47, 138-151.

Крылова В.В., Зартдинова Р.Ф., Андреев И.М., Измайлов С.Ф. (2016) Са²⁺/H⁺-антипортер как возможный механизм функционирования Са²⁺-транслоцирующей АТФазы в везикулах симбиосомной мембраны корневых клубеньков бобов. Биологические мембраны, 33, 113-118.

Shuvalov A.V., Orlova J.V., Khalilova L.A., Myasoedov N.A., Andreev I.M., Belyaev D.V., Balnokin Y.V. (2015) Evidence for the functioning of a Cl^-/H⁺ antiporter in the membrane isolated from root cells of the halophyte Suaeda altissima and enriched with Golgi membranes. Физиология растений, 62, 52-63.

Абдрахимова Й.Р., Андреев И.М., Шугаев А.Г. (2015) Определение скорости генерации АФК в митохондриях растений in vitro с помощью флуоресцентных индикаторов: неспецифические эффекты ингибиторов терминальных оксидаз. Физиология растений, 62, 146-152.

Андреев И.М. (2015) Свойственно ли фосфатидной кислоте ионофорное действие как возможная основа ее медиаторной функции в трансдукции внутриклеточных сигналов? Физиология растений, 62, 452-455.

Andreev S., Purgina D., Bashkatova E., Garshev A., Maerle A., Andreev I., Osipova N., Shershakova N., Khaitov M. (2015) Study of fullerene aqueous dispersion prepared by novel dialysis method: simple way to fullerene aqueous solution. Fullerenes Nanotubes and Carbon Nanostructures, 23, 792-800.

Шугаев Ф.Г., Буцанец П.Ф., Андреев И.М., Шугаева Н.А. (2014) Влияние салициловой кислоты на метаболическую активность митохондрий растений. Физиология растений, 61, 555-564.

Kozhevnikova A.D., Seregin I.V., Erlikh N.T., Shevyreva T.A., Andreev I.M., Verweij R., Schat H. (2014) Histidine-mediated xylem loading of zinc is a species-wide character in Noccaea caerulescens. New Phytologist, 203, 508-519.

Kudryavtseva N.N., Sof’in A.V., Bobylev G.S., Sorokin E.M. (2014) A comparative study of phase states of the peribacteroid membrane from yellow lupin and broad bean nodules. Biochem Res Int. 2014, ID 527393, 6 pages. Published online Apr 3, 2014. doi: 10.1155/2014/527393.

Kovaleva L.V., Zakharova E.V., Andreev I.M., Voronkov A.S. (2014) Hormonal Status of the Pollen-Pistil System: Role after Pollination. In: Reproductive Biology of Plants. Eds. Ramawat K.G. et al., CRC Press: London, NJ. P. 284-300.

Krylova V.V., Andreev I.M., Zartdinova R.F., Izmailov S.F. (2013) Biochemical characteristics of the Ca²⁺ pumping ATPase in the peribacteroid membrane from broad bean root nodules. Protoplasma, 250, 531-538.

Шевырева Т.А., Пиотровский М.С., Белугин Б.В., Жесткова И.М., Трофимова М.С. (2013) Использование голубого нативного электрофореза для выявления белковых комплексов плазмалеммы, содержащих PIP-аквапорины. Физиология растений, 60, 596-603.

Шевырева Т.А., Пиотровский М.С., Белугин Б.В., Жесткова И.М., Трофимова М.С. (2013) Использование голубого нативного электрофореза для выявления белковых комплексов плазмалеммы, содержащих PIP-аквапорины. Физиология растений, 60, 596-603.

Пиотровский М.С., Шевырева Т.А. (2013) Идентификация НАДФН-оксидазы в мультибелковых комплексах плазмалеммы побегов этиолированных проростков кукурузы. В сб: Рецепторы и внутриклеточная сигнализация, под ред. Зинченко В.П. и Бережнова А.В. М.: ООО «ИД В. Ема» с. 775-780.

Андреев И.М., Крылова В.В., Зартдинова Р.Ф. (2013) Активность Са2+-АТФазы в симбиосомной мембране корневых клубеньков бобов стимулируется кальмодулином. В сб: Рецепторы и внутриклеточная сигнализация, под ред. Зинченко В.П. и Бережнова А.В. М.: ООО «ИД В. Ема» с. 740-744.

Андреев И.М. (2012) Роль вакуоли в редокс-гомеостазе растительных клеток. Физиология растений , 59, 660-667.

Шувалов А.В., Орлова Ю.В., Мясоедов Н.А., Беляев Д.В., Л.А.Халилова, Андреев И.М., Балнокин Ю.В. (2012) Функциональная идентификация Cl^–/H⁺-антипортера в мембранной фракции клеток корня галофита Suaeda altissima (L.) Pall. Труды МФТИ, 4, 56-63.

Mironov K.S., Sidorov R.A., Trofimova M.S., Bedbenov V.S., Tsydendambaev V.D., Allakhverdiev S.I., Los D.A. (2012) Light-dependent cold-induced fatty acid unsaturation, changes in membrane fluidity, and alterations in gene expression in Synechocystis. Biochim. Biophys. Acta, 1817, 1352-1359.

Абдрахимова Й.Р., Андреев И.М., Шугаев А.Г. (2011) Участие диссипативных систем в контроле энергетической эффективности дыхания в митохондриях этиолированных проростков озимой пшеницы. Физиология растений, 58, 567-574.

Андреев И.М. (2011) Существует ли латеральный градиент мембранного потенциала на плазмалемме растущей пыльцевой трубки прорастающего пыльцевого зерна? Цитология, 53, 290-292.

Пиотровский М.С., Шевырева Т.А., Жесткова И.М., Трофимова М.С. (2011) Активация НАДФ-Н-оксидазы плазмалеммы при действии низких положительных температур на этиолированные проростки кукурузы. Физиология растений, 58, 234-242.

Воронков А.С., Андреев И.М., Тимофеева Г.В., Ковалева Л.В. (2010) Стимуляция электрогенной активности Н⁺-АТФазы плазмалеммы в прорастающем мужском гаметофите петунии экзогенным ауксином: медиаторная роль кальция и активных форм кислорода. Физиология растений, 57, 425-432.

Белугин Б.В., Жесткова И.М., Трофимова М.С. (2010) Сродство PIP-аквапоринов к стерин-обогащенным доменам плазмалеммы клеток этиолированных проростков гороха. Биологические мембраны, 27, 394-403.

Жесткова И.М., Ампилогова Я.Н., Шевырева Т.А., Трофимова М.С. (2009) Влияние низких положительных температур на осмотическую водную проницаемость и активность аквапоринов плазмалеммы корней гороха. Физиология растений, 56, 704-711.

Андреев И.М., Булушова Н.В., Залунин И.А., Честухина Г.Г. (2009) Действие энтомоцидных белков из бактерии Bacillus thuringiensis на ионную проницаемость апикальных мембран кишечного эпителия личинок Tenerbrio molitor. Биохимия, 74, 1346-1355.

Андреев И.М. (2008) Существует ли вакуолярный симпласт в растениях? Физиология растений, 55, 931-933.

Andreev I., Petrukhina A., Garmanova A., Babakhin A., Andreev S., Romanova V., Troshin P., Troshina O., DuBuske L. (2008) Penetration of fullerene C₆₀ derivatives through biological membranes. Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructeres, 16, 89-102.

Сорокин Е.М. (2008) Анализ метода определения коэффициента водной проницаемости мембран по изменению светорассеяния света мембранными везикулами в осмотических процессах. Физиология растений, 55, 471-477.

Шевырева Т.А., Жесткова И.М., Трофимова М.С. (2007) Иммунолокализация PIP-аквапоринов в протопластах из суспензионной культуры мезофилла сахарной свеклы в изоосмотических условиях и при осмотическом стрессе. Физиология растений, 54, 356-364.

Андреев И.М., Тимофеева Г.В., Минкина Ю.В., Ковалева Л.В. (2007) Изменения внутриклеточного рН пыльцевых зерен Petunia hybrid под действием экзогенных фитогормонов. Физиология растений, 54, 707-714.

Трофимова М.С., Жесткова И.М., Ампилогова Я.Н. (2006) Редокс-модуляция осмотической водной проницаемости плазмалеммы, изолированной из корней и стеблей проростков гороха. Физиология растений, 53, 703-710.

Балнокин Ю.В., Андреев И.М., Шумкова Г.А., Корнилова А.Г., Попова Л.Г.(2006) Na⁺-транспортирующая АТФаза в плазматической мембране галотолерантной микроводоросли Dunaliella maritime катализируют Na⁺-унипорт. Физиология растений, 53, 530-537

Васекина А.В., Ершов П.В., Решетова О.С., Тихонова Т.В., Лунин В.С., Трофимова М.С., Бабаков А.В. (2005) Вакуолярный Na⁺/H⁺ антипортер ячменя: идентификация и реакция на солевой стресс. Биохимия , 70, 123-132.

Ершов П.В., Решетова О.С., Трофимова М.С., Бабаков А.В. (2005) Активность ионных транспортеров и солеустойчивость ячменя. Физиология растений , 52, 867-875.

Шугаев А.Г., Андреев И.М., Выскребенцева Э.И. (2005) Функциональная идентификация АТФ-чувствительного К⁺-унипортера в митохондриях корнеплода сахарной свеклы. Физиология растений , 52, 205-209.

Луньков Р.В., Андреев И.М., Мясоедов Н.А., Хайлова Г.Ф., Куркова Е.Б., Балнокин Ю.В. (2005) Функциональная идентификация Н⁺-АТФазы и Na⁺/H⁺-антипортера, выделенного из корня соленакапливающего галофита Saueda altissima. Физиология растений , 52, 715-725.

Ковалева Л.В., Захарова Е.В., Минкина Ю.В., Тимофеева Г.В., Андреев И.М. (2005) Прорастание и рост мужского гаметофита петунии чувствительны к действию экзогенных гормонов и сопровождаются изменением эндогенного уровня фитогормонов. Физиология растений , 52, 584-590.

Андреев И.М., Тимофеева Г.В., Ковалева Л.В. (2005) Генерация кальциевого сигнала в пыльцевых зернах, запускаемая деполяризацией плазматической мембраны. Доклады РАН , 400, 693-696.

Andreev I., Krylova V., Dubrovo P., Izmailov S. (2005) Passive potassium transport by symbiosomes from broad bean root nodules. Plant Science , 168, 1005-1010.

Popova L., Shumkova G., Andreev I., Balnokin Y. (2005) Functional identification of electrogenic Na⁺-translocating ATPase in the plasma membrane of the halotolerant microalga Dunaliella maritime. FEBS Lett. , 579, 5002-5006.

Крылова В.В., Андреев И.М., Дуброво П.Н., Андреева И.Н., Измайлов С.Ф. (2004) Кальций в контроле нитрогеназной активности корневых клубеньков Vicia faba L.: выход кальция из симбиосом и сопутствующее ему снижение их нитрогеназной активности блокируются верапамилом. Известия АН. Серия Биологическая, 2, 173-181.

Balnokin Y., Popova L., Pagis L., Andreev I. (2004) The Na⁺-translocating ATPase in the plasma membrane of the marine microalga Tetraselmis viridis catalyzes Na⁺/H⁺ exchange. Planta, 219, 332-337.

Андреев И.М., Крылова В.В., Дуброво П.Н., Измайлов С.Ф. (2004) Изменение интенсивности светорассеяния симбиосом из корневых клубеньков Vicia faba как индикатор транспорта ионов и метаболитов через перибактероидную мембрану. Физиология растений, 51, 80-85.

Божко К.Н., Жесткова И.М., Трофимова М.С., Холодова В.П., Кузнецов Вл. В. (2004) Изменение содержания аквапоринов в клеточных мембранах Mesembryanthemum crystallinum при переходе с С₃-типа фотосинтеза на САМ. Физиология растений, 51, 887-895.

Trofimova M.S., Zhestkova I.M., Kholodova V.P., Andreev I.M., Sorokin E.M., Kruglova A.G., Kuznetsov Vl.V. (2003) Osmotic water permeability of cell membranes from Mesembryanthemum crystallinum leaves: effects of age and salinity. Physiol. plantarum , 118, 232-239.

Pagis L.Y., Popova L.G., Andreev I.M., Balnokin Y.V. (2003) Comparative characterization of the two primary pumps, H⁺-ATPase and Na⁺-ATPase, in the plasma membrane of the marine alga Tetraselmis viridis. Physiol. plantarum, 118, 514-522.

Nazarenko L.V., Andreev I.M., Lyukevich A.A., Pisareva T.V., Los D.A. (2003) Calcium release from Synechocystis cells induced by depolarization of the plasma: MscL as an outward Ca²⁺ channel. Microbiology , 149, 1147-1153.

Крылова В.В., Андреев И.М., Андреева И.Н., Дуброво П.Н., Кожаринова Г.М., Измайлов С.Ф. (2002) Верапамил-чувствительный кальциевый транспортер в перибактероидной мембране симбиосом из корневых клубеньков Vicia faba L.Физиология растений, 49, 1-8.

Андреев И.М., Романова В.С., Петрухина А.О., Андреев С.М. (2002) Аминокислотные производные фуллерена С₆₀ ведут себя как липофильные ионы, проникающие через биологические мембраны. Физика твердого тела, 44, 658-660.