Лаборатория биоэнергетики

юрина Юрина Надежда Петровна
Заведующая лабораторией
доктор биологических наук
ИНБИ, корп.1, комн. 351
Телефон +7 (495) 958-10-70
E-Mail nyurina@inbi.ras.ru

Основное

ОПИСАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ

Ключевые слова
биоэнергетика, митохондрии, апоптоз, митофагия, дрожжи, длинноволновые формы  хлорофилла, П700, нефотохимическое тушение  и миграция энергии, фотостабильность фотосистем, антенна и реакционные центры, стрессовые светоиндуцируемые белки, хлоропласты, цианобактерии

Направления исследований

  • Регуляция функционирования и биогенеза фотосинтетического аппарата растений и цианобактерий
  • Нефотохимическое тушение флуоресценции фикобилисом цианобактерий каротиноидсодержащим белком ОСР
  • Механизм изменения состояния  фотосинтетического аппарата цианобактерий в зависимости от редокс состояния переносчиков электронов между фотосистемами (состояние 1 –состояние 2 фотосинтетического аппарата)
  • Природа длинноволновых форм хлорофилла антенны ФС1цианобактерий и их роль в функционировании реакционного центра П700 и диссипации избыточно поглощенной энергии
  • Роль свето-индуцируемых стрессовых белков цианобактерий в защите фотосинтетического аппарата от фотодеструкции
  • Молекулярные механизмы фотостабильности и термостабильности фотосистемы 1 цианобактерий
  • Поиск возможных условий индукции неспецифической проницаемости дрожжевых митохондрий в связи с апоптозом
  • Использование митохондрий для выяснения механизма действия биологически активных соединений
  • Выявление роли митохондрий в жизненно важных клеточных (апоптоз, митофагия) и организменных (старение) процессах
  • Определение роли митохондрий в адаптации к экстремальным условиям

Основные методы исследований

  • характеристика флуоресценции интактных клеток и фотоиндуцированного изменения поглощения реакционного центра фотосистемы 1(П700) цианобактерий при помощи флуориметра РАМ-101 (Walz, Германия) в комплекте с приставкой ED-P700 DW-101
  • разработан метод выделения тилакоидных мембран и фракционирования хлорофилл-белковых комплексов цианобактерий
  • в лаборатории выделены уникальные штаммы дрожжей, способные расти в экстремальных условиях (при очень кислых и щелочных значениях рН, при повышенной концентрации соли)
  • собрана уникальная коллекция дрожжевых организмов, охватывающая весь спектр вариантов энергетического обмена дрожжей
  • создана собственная база данных о компонентах и метаболических реакциях разных компартментов дрожжевых митохондрий
  • разработан метод выделения супер-сопряженных дрожжевых митохондрий и митохондрий печени крысы, не только отвечающих всем известным критериям физиологической интактности, но и имеющих рекордные величины дыхательного контроля (показателя прочности сопряжения дыхания и фосфорилирования)
  • для оценки степени интактности выделенных препаратов митохондрий лаборатория использует помимо классических методов, свои собственные тесты (отсутствие шунтирования компонентов дыхательной цепи, сохранность пула Mg(2+) и аденилаткиназы, локализованных в межмембранном пространстве, сукцинат-цитохром с-редуктазная активность и др.)
  • была создана комплексная система тестирования влияния биологически-активных веществ на энергетику выделенных митохондриальных препаратов
  • для исследования ингибирования синтеза ATP лаборатория использует два независимых метода: изменение рН при добавлении ADP к среде, дополненной Phenol Red (Beckman caulter Du 650) и определение синтеза NADPH (340 нм) при добавлении ADP к среде, дополненной глюкозой, гексокиназой и глюко-6-фосфатдегидрогеназой (Cary 300 bio UV-visible)
  • для изучения ингибирования гидролиза ATP лаборатория пользуется тремя независимыми методами (восстановление мембранного потенциала митохондриями при добавлении  ATP к среде, лишенной окисляемых субстратов; изменение рН при добавлении  ATP к среде, лишенной окисляемых субстратов, но дополненной Phenol Red; уменьшение уровня NADH при добавлении ATP к среде, лишенной окисляемых субстратов, но дополненной фосфоэнолпируватом, пируваткиназой и лактатдегидрогеназой)
  • разработан метод быстрого (препаративного) выделения гомогенных препаратов нитратредуктаз
  • предложены новые дешевые и высокопроизводительные экспресс-методы, пригодные для автоматизированного скрининга мутантных целлобиозодегидрогеназ и целлюлаз.

Методы фундаментальных и прикладных исследований:

  • культивирование цианобактерий и использование мутантов цианобактерий (совместно с кафедрой генетики МГУ), определение интенсивности фотосинтеза изотопным методом
  • выделение мембран,  очистка мембранных комплексов  фотосистемы 1  биохимическими методами:  френч-пресс, центрифугирование, колоночная хроматография, электрофорез
  • измерение кинетики реакций  и спектральных характеристик очищенных белков  методами линейной спектроскопии. Используется дихрограф Chirascanplus (Applied Photophysics, Англия),  спектрофлуориметры RF-5301 (Shimadzu, Япония) и Fluoromax-4 (Horiba, Япония) и спектрофотометр  Сary-300 (Varian, Австралия)
  • измерение кинетики реакций  и спектральных характеристик очищенных белков  методами нелинейной  спектроскопии проводятся совместно с Институтом спектроскопии РАН на фемтосекундном спектрометре
  • измерение скорости дыхания проводится амперометрически, с помощью закрытого кислородного электрода типа Кларка
  • фракционирование пигмент-белковых и белковых комплексов тилакоидных мембран с помощью нативного неокрашенного электрофореза в ПААГ (Clear Native PAGE) и двумерного электрофореза с последующей идентификацией белков с помощью масс-спектрометрии MALDI-TOF
  • вестерн-блот анализ стрессовых светоиндуцируемых белков цианобактерий
  • регистрация мембранного потенциала митохондриальных препаратов проводится спектрофотометрически (Beckman caulter Du 650), с сафранином О в качестве ΔΨ-зонда
  • мембранный потенциал митохондрий в клетке оценивается флюориметрически с помощью Mitotracker Red (флуоресцентный микроскоп Olympus BX51, проточный цитометр FACS-Callibur)
  • определение продукции пероксида водорода митохондриальными препаратами оценивается флуориметрически с помощью пероксидазы хрена и Amplex Red (10 ацетил 3,7 дигидроксифеноксазин) (Shimadzu RF-5301PC)
  • синтез перекиси водорода митохондриями в клетке оценивается флуориметрически с DCF-DA в качестве зонда (Olympus BX51, FACS-Callibur)
  • набухание митохондрий регистрируется на спектрофотометре Hitachi-557 при 540 нм
  • жизнеспособность клеток определяется двумя независимыми методами: проточной цитометрии (или флуоресцентной микроскопии) с пропидиум иодидом и по числу выросших на полноценной агаризованной среде колоний после разведения клеточной суспензии в 100 ‒ 1000 раз
  • фрагментация ДНК клетки выявляется с помощью проточного цитометра или флуориметрически
  • конденсация хроматина детектируется методом проточной цитометрии, используя систему из красителей YO-PRO®-1 Iodide и Propidium Iodide.


Краткая история лаборатории
Лаборатория Биоэнергетики образована в 2013 г. из сотрудников лаборатории биологического окисления  (проф. Р.А. Звягильская) и лаборатории биохимии хлоропластов (проф. Н.В. Карапетян). Лаборатория биологического окисления была организована одновременно с Институтом в 1935 г. Ее работой последовательно руководили академик А.Н. Бах, проф. Д.М. Михлин, проф. А.В. Котельникова и проф. Р.А. Звягильская. Лаборатория биохимии хлоропластов была организована в 1986 г. из сотрудников лаборатории фотобиохимии (акад. A.A.Красновский) и лаборатории энзимологии (акад. H.М. Сисакян).

Достижения

Сотрудники

Оборудование

Публикации

Международные проекты

Диссертации

Услуги

Награды