Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ

ИНСТИТУТ
ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

ИМ. К.А. ТИМИРЯЗЕВА
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева.
ГЛАВНАЯ
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ
НАПРАВЛЕНИЯ
СТРУКТУРА ИНСТИТУТА
ИСТОРИЯ ИНСТИТУТА
АСПИРАНТУРА,
ДОКТОРАНТУРА
НОВОСТИ, ОБЪЯВЛЕНИЯ
КОЛЛЕКЦИИ
БИБЛИОТЕКА И ДОСТУП
К ОН-ЛАЙН РЕСУРСАМ
КАК НАС НАЙТИ
ПОИСК ПО САЙТУ
ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ
СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ИФР РАН
ENGLISH
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева.

АДМИНИСТРАЦИЯ ИНСТИТУТА

УЧЕНЫЙ СОВЕТ ИНСТИТУТА

ПРОФСОЮЗНЫЙ КОМИТЕТ ИНСТИТУТА

НАУЧНЫЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ ИНСТИТУТА


Группа функциональной геномики

Английская версия

Руководитель группы – Голденкова-Павлова Ирина Васильевна,
ведущий научный сотрудник, д.б.н., доцент
Тел.: (499) 231-83-15; E-mail: irengold58@gmail.com

Голденкова-Павлова И.В.


Сотрудники группы

Бердичевец Ирина Николаевна – научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 231-83-15, E-mail: i_berdichevets@hotbox.ru

Гра Ольга Алексеевна – научный сотрудник, к.б.н. (0,5 ставки)
Тел.: (499) 231-83-15, E-mail: olgagra@gmail.com

Никифорова Христина Романовна – научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 231-83-15, E-mail: simpsomania@mail.ru

Фадеев Виталий Сергеевич – научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 231-83-15, E-mail: lis_vit@rambler.ru

Садовская Наталия Сергеевна – научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 231-83-15, E-mail: nataliya.sadovskaya@gmail.com

Тюрин Александр Александрович – научный сотрудник, к.б.н. (0,5 ставки)
Тел.: (499) 231-83-15, E-mail: alexjofar@gmail.com

Основные направления исследований
  1. Изучение физиологической роли генов и вариаций их экспрессии в процессах роста и развития растений и при действии факторов окружающей среды на экспериментальных моделях растений.
  2. Структурно-функциональная характеристика генетических детерминант, обеспечивающих модуляцию экспрессии генов растений.
  3. Разработка на основе принципов биохимической организации живых систем научных основ для создания новых биотехнологий.
В рамках направлений научных исследований решаются следующие научные задачи:
  1. разработка методов интегрального анализа функционирования геномов растений;
  2. выявление регуляторных кодов, контролирующих функционирование генов для развития новых подходов к управлению биосинтезом биологически активных субстанций и практически важных гетерологичных белков в растениях;
  3. разработка методов анализа экспрессии наследования и функционального проявления гетерологичных генов у растений;
  4. разработка методов генной и белковой инженерии, подходов к созданию рекомбинантных ферментов в целях развития биотехнологии.

Основные научные достижения группы

На созданных экспериментальных моделях – трансгенных растениях табака – впервые показано, что белковый продукт кДНК CYP11A1 животного происхождения способен интегрироваться в стероидогенную систему растений, что сопровождается изменениями в метаболизме стероидных соединений. Предсказан возможный механизм формирования фенотипа и гормональной регуляции трансгенных растений табака, экспрессирующих кДНК CYP11A1 цитохрома Р450SCC животных, включающий: (а) частичное подавление синтеза эндогенных цитохромов Р450 растений, участвующих в биосинтезе брассиностероидов; (б) компенсацию снижения уровня 24R-брассиностероидов повышенным биосинтезом прогестерона (в результате превращений: холестерин —> прегненолон —> прогестерон); (в) проявление росторегулирующей активности прогестерона. Впервые экспериментально доказано наличие генов в геноме растений табака, кодирующих функционально активные ферменты, которые осуществляют ферментативное превращение прегненолона с образованием новых регуляторных молекул стероидной природы подобных карденолидам наперстянки Digitalis sp. Уровень накопления этих соединений в листьях трансгенных растений табака равен таковому в листьях наперстянки (Digitalis ssp). Перенос ключевого элемента стероидогенной системы животных, цитохрома P450SCC, в растения табака позволит создавать новые формы растений, отличающихся повышенным содержанием карденолидов, использовать трансгенные растения, как продуценты этих соединений и разработать более эффективные методы выделения лекарственно ценных веществ.

Цитохром

Получено экспериментальное доказательство, что экспрессия гетерологичной дельта-12-десатуразы стимулирует биосинтез мембранных липидов и повышает уровень ненасыщенных жирных кислот, что коррелирует с увеличением устойчивости трансгенных растений картофеля к стрессовым факторам абиотической и биотической природы. Выявлена положительная корреляция между уровнем экспрессии гена desA в трансгенных растениях и показателями: композицией жирных кислот мембранных липидов; уровнем перекисного окисления липидов; значением индекса повреждения; уровнем толерантности к холодовому стрессу, ответом на поранение и уровнем устойчивости к фитопатогенам. Полученные результаты подтверждают гипотезу о том, что изменение физических свойств мембран в трансформантах растений (за счет более высокого содержания ненасыщенных жирных кислот) может модулировать конформацию и/или активность интегрированных в мембранные липиды белковых комплексов, участвующих в передаче сигналов при действии стрессовых факторов.
Сконструирована серия модульных векторов, в которых учтено большинство факторов, обеспечивающих эффективную экспрессию гетерологичных генов в растениях на уровне транскрипции, трансляции и стабильности белкового продукта гена. Модульная структура сконструированных векторов позволяет легко проводить замену регуляторных элементов. Сконструированные вектора успешно апробированы с использованием транзиентной и стабильной экспрессии гетерологичных генов и регуляторных элементов и предлагаются как для анализа новых регуляторных элементов, так и для обеспечения эффективной экспрессии трансгенов в растениях.

Вектора

Впервые разработан метод мультиплексной ПЦР для эффективного отбора и анализа трансгенных растений, позволяющий за одним раунд ПЦР проводить скрининг первичных трансформантов и выявлять наличие последовательностей целевых генов, селективного гена, репортерного гена, ряда регуляторных элементов, а также оценивать качество препарата, выделенной геномной ДНК, и отсутствие контаминации агробактериями первичных трансформантов растений. Система успешно апробирована на модельных объектах (трансгенные растения табака и арабидопсиса) и на трансформантах сельскохозяйственно-важных культур (картофель, томаты, свекла, салат).

М-ПЦР

Разработано программное обеспечение FlowGene для интегрального анализа функционирования геномов, включающее в себя базу данных о секвенированных геномов растений и позволяющее формировать произвольные выборки нуклеотидных последовательностей генов с целью их дальнейшего анализа по различным параметрам. В базу данных включены не только последовательности всех генов растений, геномы которых к настоящему времени определены, но и сведения об известных и предполагаемых функциях большинства растительных генов, уровнях их экспрессии.
Впервые сконструированы синтетические последовательности на порядок увеличивающие уровень экспрессии гетерологичного гена, которые перспективны для наработки биологически активных веществ, а также новых высокоэффективных превентивных средств для обеспечения биобезопасности живых организмов (человека, животных и растений) в растениях.

Экспрессия

На основе знаний структуры и свойств белков шелка паутины, используя методы генетической инженерии, показана принципиальная возможность биотехнологического получения рекомбинантных аналогов белков паутины в растениях. Показано, что геном растений способен поддерживать в своем составе синтетические гены белков паутины, состоящие из повторяющихся последовательностей и высокое содержание GC пар, и осуществлять синтез соответствующих белковых продуктов на относительно высоком уровне. Полученные результаты являются фундаментальной основой для разработки высокоэффективных технологий получения биоматериалов с уникальными свойствами с использованием растений.


Спидроин


Список наиболее значимых публикаций за 2009-2016 годы

2016

Тюрин А.А., Кабардаева К.В., Гра О.А., Мустафаев О.Н., Садовская Н.С., Павленко О.С., Голденкова-Павлова И. В. (2016) Эффективность экспрессии гетерологичного гена в растениях зависит от нуклеотидного состава 5’-области мРНК. Физиология растений, 62, (принята в печать).

2015

Кимиссе М.Г., Кабардаева К.В., Гра О.А., Тюрин А.А. (2015) Вклад консенсусной 5’-нетранслируемой области в эффективность трансляции гетерологичных генов в растительных клетках. Вестник Российского университета Дружбы Народов, 3, 56 -69.

Bulayeva K, Lesch KP, Bulayev O, Walsh C, Glatt S, Gurgenova F, Omarova J, Berdichevets I, Thompson PM. (2015) Genomic structural variants are linked with intellectual disability. Journal of Neural Transmission, 122(9), 1289-1301.

Vasina D.V., Mustafaev O.N., Moiseenco K.V., Sadovskaya N.S., Glazunova O.A., Tyurin A.A., Fedorova T.V., Pavlov A.R., Tyazhelova T.V., Goldenkova-Pavlova I.V., Koroleva O.V. (2015) The Trametes hirsuta 072 laccase multigene family: genes identification and transcriptional analysis under copper ions induction. Biochimie, 116, 154–164. doi:10.1016/j.biochi.2015.07.015

Tyurin А.А., Sadovskaya N.S., Nikiforova Kh.R., Mustafaev О.N., Komakhin R.A., Fadeev V.S., Goldenkova-Pavlova I.V. (2015) Clostridium thermocellum thermostable lichenase with circular permutations and modifications in the N-terminal region retains its activity and thermostability. Biochimica et Biophysica Acta., 1854, 10–19. BBA Protein Proteomic. (DOI 10.1016/j.bbapap.2014.10.012).

Савчин Д.В., Вересова Т.Н., Межнина О.А., Панюш А.С., Вячеславова А.О., Голденкова-Павлова И.В. (2015) Оптимизация кодонового состава грибного гена gox Penicillium funiculosum для эффективной экспрессии в растениях Solanum tuberosum. Известия НАН Беларуси, 1, 50–55.

Герасименко И.М., Сахно Л.А., Кирпа Т.Н., Остапчук А.Н., Хаджиев Т.А., Голденкова-Павлова И.В., Шелудько Ю.В. (2015) Характеристика растений Nicotiana tabacum, экспрессирующих гибридные гены дельта-9- или дельта-12-ацил-липидных десатураз цианобактерий и термостабильной лихеназы. Физиология растений, 62(3), 307-316.


2014

Дерябин А.Н., Бердичевец И.Н., Бураханова Е.А., Трунова Т.И. (2014) Характеристика внеклеточной инвертазы Saccharomyces cerevisiae в условиях гетерологичной экспрессии гена suc2. Известия РАН, 1, 22-30.

Загоскина Н.В., Прядехина Е.В., Лапшин П.В., Юрьева Н.О., Голденкова-Павлова И.В. (2014) Морфофизиологические и биохимические характеристики растений картофеля с различным уровнем экспрессии гена дельта-12-ацил-липидной десатуразы. Известия РАН, 2, 142-149.

Юрьева Н.О., Кирсанова С.Н. , Кукушкина Л.Н., Пчелкин В.П., Соболькова Г.И., Никифорова Х.Р., Голденкова-Павлова И.В., Носов А.М., Цыдендамбаев В.Д. (2014) Экспрессия гена дельта-12-ацил-липидной десатуразы Synechocystis sp. PCC 6803 повышает устойчивость растений картофеля к поражению фитофторой. Физиология растений, 61(5), 713-720.

Marakhonov A, Sadovskaya N, Antonov I, Baranova A, Skoblov M. (2014) Analysis of discordant Affymetrix probesets casts serious doubt on idea of microarray data reutilization. BMC Genomics. 2014;15 Suppl 12:S8. (doi: 10.1186/1471-2164-15-S12-S8)


2013

Васина Д.В., Логинов Д.С., Мустафаев О.Н., Голденкова-Павлова И.В., Королева О.В. (2013) Спектр генов-кандидатов, вовлеченных в биосинтез лакказы гриба Trametes hirsuta. Генетика, 49(10), 999-1003.


2012

Вячеславова А.О., Мустафаев О.Н., Тюрин А.А., Шимшилашвили Х.Р., Бердичевец И.Н., Шаяхметова Д.М., Голденков М.А., Фадеев В.С., Шелудько Ю.В., Голденкова-Павлова И.В. (2012) Серия модульных векторов для стабильной и транзиентной экспрессии гетерологичных генов в растениях. Генетика, 48(9), 1046-1056.

Вячеславова А.О., Бердичевец И.Н., Тюрин А.А., Шимшилашвили Х.Р., Мустафаев О., Голденкова-Павлова И.В. (2012) Экспрессия гетерологичных генов в растительных системах: новые возможности. Генетика., 48(11), 1067-1079.

Сахно Л.А., Герасименко И.М., Комарницкий И.К., Шелудько Ю.В., Голденкова-Павлова И.В. (2012) Создание устойчивых к глифосату растений Brassica napus L., экспрессирующих десатуразу desC цианобактерий Synechococcus vulcanus. Biopol.Cell., 28(6), 449-455.


2011

Demin I.N., Shimshilashvili K.R., Yur’eva N.O., Naraykina N.V., Goldenkova-Pavlova I.V., Los D.A., Nosov A.M., Trunova T.I. (2011) Overexpression of the acyl-lipid delta12-desaturase gene protects potato plants from low temperature damage. Acta Agronomica Hungarica, 59(2), 87–99.

Vyacheslavova A.O., Berdichevets I.N., Shimshilashvili H.R., Romanov E.A., Mustafaev O., Goldenkova-Pavlova I.V. (2011) A Series of modular vectors for cloning of target genes and regulatory elements for providing stable and effective expression of heterological genes in plants. In Vitro Cell.Dev.Biol. — Plant, 47, 549–550.


2010

Спивак С.Г., Бердичевец И.Н., Литвиновская Р.П., Драч С.В., Картель Н.А., Шпаковский Г.В. (2010) Некоторые особенности метаболизма стероидов в трансгенных растениях табака Nicotiana tabacum, несущих кДНК CYP11A1 цитохрома Р450scc из коры надпочечников быка. Биоорганическая химия, 36(2), 241–250.

Maali R.A., Yur'eva N.O., Shimshilashvili Kh.R, Goldenkova-Pavlova I.V., Pchelkin V.P., Kuznitsova E.I., Tsydendambaev V.D., Trunova T.I., Los D.A., Jouzani G.S., Nosov A.M. (2010) Expression of acyl-lipid delta12-desaturase gene in prokaryotic and eukaryotic cells and its effect on cold stress tolerance of potato. Journal of Integrative Plant Biology., 52(3), 289-297.

Berdichevetz I.N., Ch.R., Gerasymenko I.M., Sindarovska Y.R., Sheludko Yu.V., Goldenkova-Pavlova I.V. (2010) Multiplex PCR assay for detection of recombinant genes encoding fatty acid desaturases fused with lichenase reporter protein in GM plants. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 397(6), 2289-2293.

Герасименко И.М., Сахно Л.А., Головач И.С., Кищенко Е.М., Синдаровская Я.Р., Шимшилашвили Х.Р., Шелудько Ю.В., Голденкова-Павлова И.В. (2010) Получение растений, несущих гены ацил-липидных десатураз цианобактерии Synechocystis sp. PCC 6803. Информационный Вестник ВОГиС, 14(1), 127-133.

Бердичевец И.Н., Тяжелова Т.В., Шимшилашвили Х.Р., Рогаев Е.И. (2010) Лизофосфатидная кислота – липидный медиатор с множеством биологических функций. Пути биосинтеза и механизм действия. Биохимия, 75(9), 1213-1223.

Комахин Р.А., Комахина В.В., Милюкова Н.А., Голденкова-Павлова И.В., Фадина О.А., Жученко А.А. (2010) Трансгенные растения томата, экспрессирующие гены recA и NLS-recA-licBM3, как модель для изучения мейотической рекомбинации. Генетика, 46(12), 1440-1448.


2009

Abdeev R.M., Abdeeva I.A., Bruskin S.S., Musiychuk K.A., Goldenkova-Pavlova I.V., Piruzian E.S. (2009) Bacterial thermostable beta-glucanases as a tool for plant functional genomics. Gene, 436, 81–89.

Спивак С.Г., Бердичевец И.Н., Ярмолинский Д.Г., Манешина Т.В., Шпаковский Г.В., Картель Н.А. (2009) Создание и характериcтика трансгенных растений табака Nicotiana tabacum L., экспрессирующих кДНК СYP11A1 цитохрома P450SCC. Генетика, 45(9), 1217-1224.

Бердичевец И.Н., Гордукова М.А., Шимшилашвили Х.Р., Синдаровская Я.Р., Шелудько Ю.В., Фадеев В.С., Голденкова-Павлова И.В. (2009) Дизайн системы праймеров и условий мультиплексной ПЦР для эффективного отбора и анализа трансгенных растений "Факторы экспериментальной эволюции организмов". Сборник научных трудов. Редколлегия: В.А. Кунах (главный редактор). Киев "Логос", 7, 204-208



Наиболее значимые ранние публикации сотрудников группы

Komakhin R.A.,Abdeeva I.A., Salekhi Dzhuzani G.R.,Goldenkova I.V., Zhuchenko A.A. (2005) Thermostable lichenase as a translational reporter. Genetika, 41(1), 30-39.

Piruzian E.S., Bogush V.G., Sidoruk K.V., Goldenkova I.V., Musiichuk K.A., Debabov V.G. (2003) Construction of the synthetic genes for protein analogs of spider silk carcass spidroin 1 and their expression in tobacco plants. Mol Biol (Mosk), 37(4), 654-662.

Piruzian E.S., Goldenkova I.V., Musiychuk K.A., Kobets N.S., Arman I.P., Bobrysheva I.V., Chekhuta I.A., Glazkova D. (2002) A reporter system for prokaryotic and eukaryotic cells based on the thermostable lichenase from Clostridium thermocellum. Mol Genet Genomics, 266(5), 778-786.

Musiychuk K.A., Goldenkova I.V., Abdeev R.M., Kobets N.S., Piruzian E.S. (2000) Preparation and properties of Clostridium thermocellum lichenase deletion variants and their use for construction of bifunctional hybrid proteins. Biochemistry (Mosc), 65(12), 1397-4102.

Piruzian E.S., Monzavi-Karbassi B., Darbinian N.S., Goldenkova I.V., Kobets N.S., Mochulsky A.V. (1998) The use of a thermostable beta-glucanase gene from Clostridium thermocellum as a reporter gene in plants. Mol Gen Genet., 257(5), 561-567.



Патенты

Юрьева Н.О., Кирсанова С.Н., Соболькова Г.И., Деревягина М.К., Голденкова-Павлова И.В., Шимшилашвили Х.Р., Лось Д.А. (2014) Способ получения форм картофеля сорта Скороплодный in vitro, устойчивых к температурным стрессам и к возбудителю фитофтороза. Патент РФ № 2505955. Зарегистр. 14.05.2012. Опубликовано 10.02.2014. Бюлл. 4.

Бердичевец И. Н., Герасименко И.М., Голденкова-Павлова И.В., Синдаровская Я. Р., Шелудько Ю.В., Шимшилашвили Х.Р. (2010) Способ детекции рекомбинантных генов ацил-липидных десатураз, слитых с термостабильной лихеназой, методом мультиплексной полимеразной цепной реакции. Патент. 51842, дата выдачи 10.08.2010.

Yusibov V., Mett V., Musiychuk K., Piruzian E., Goldenkova I. (2006) Recombinant carrier molecule for expression, delivery and purification of target polypeptides. Patent № 04776107.7 - US20044016452.

Картель Н.А., Шпаковский Г.В., Спивак С.Г., Бричкова Г.Г., Ярмолинский Д.Г., Бердичевец И.H., Манешина Т.В. (2004) Рекомбинантная плазмида pGBP450f и способ получения трансгенных растений табака с повышенной продуктивностью и устойчивостью к грибным фитопатогенам. Патент РФ № 2237717. Зарегистр. 10.10.2004.


Поддержка исследований группы грантами

На проведение научных исследований

Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» «Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований по тематике направлений деятельности технологической платформы "Биоиндустрия и биоресурсы — БиоТех 2030"» Государственный контракт № 16.512.11.2268 по теме: «Биотехнологическая платформа биосинтеза фармацевтических препаратов и белков в бактериальной и растительной системах» – 2011 – 2012 гг.

Программа фундаментальных исследований Президиума РАН «Биологическое разнообразие», Подпрограмма «Генофонды и генетическое разнообразие», направление «Эпигенетика и фундаментальные проблемы трансгенеза», по теме «Разработка новых подходов для экспрессии гетерологичных генов в растениях с целью создания новых биобезопасных форм трансгенных растений» - 2008-2011 гг.

РФФИ 14-04-01616_а - 2014 г.

РФФИ 11-04-90466-Укр_ф_а – 2011-2012 гг.

РФФИ 10-04-90054-Бел_а – 2010-2011 гг.

РФФИ 09-04-01518-а – 2009-2011 гг.


На проведение научных стажировок

РФФИ 09-04-90904-моб_снг_ст – 2009 г.

РФФИ 10-04-90909-моб_снг_ст – 2010 г.


наверх

127276, МОСКВА, УЛ. БОТАНИЧЕСКАЯ, 35. ТЕЛ.: (499) 678-54-00; ФАКС: (499) 678-54-20;
E-MAIL: IFR@IPPRAS.RU; WEBMASTER: IPPRAS.WEB@GMAIL.COM