Группа генетической инженерии грибов

 eldarov_1 Эльдаров Михаил Анатольевич
Руководитель группы
кандидат биологических наук
ИНБ, комн. 401
Телефон +7 (499) 135-62-19
E-Mail eldarov@biengi.ac.ru

Основное

ОПИСАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ

Ключевые слова
Бета-лактамные антибиотики, acremonium chrysogenum, генетическая инженерия грибов, ферменты фосфорного обмена, гетерологичная экспрессия, родопсин, вирусы растений, геномика дрожжей

Направления исследований

  • Изучение молекулярного контроля биосинтеза и транспорта цефалоспорина С в процессе антибиотикообразования у A. chrysogenum
  • Гетерологичная экспрессия и белковая инженерия ферментов биотрансформации бета-лактамных антибиотиков
  • Детализация функций полифосфатаз PPN и PPX в регуляции фосфорного обмена у S. cerevisiae
  • Геномика винных  штаммов дрожжей

Основные методы исследований
Различные стандартные методы генетической инженерии и молекулярной биологии, в том числе  оптимизированные в группе приемы агробактериальной трансформации мицелиальных грибов, рекомбинационного клонирования в дрожжах.

Краткая история группы
Группа существует с момента образования Центра «Биоинженерия» в 1989 году (в прошлом – группа гетерологичной экспрессии), создана по инициативе директора Центра «Биоинженерия» академика К.Г. Скрябина. До 2014 года группа входила в состав лаборатории генетической инженерии (зав.лаб. – К.Г. Скрябин). В 2014 году выделена в отдельную группу при дирекции.

Достижения

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

  1. Разработаны эффективные системы продукции функционально-активных цитохромов  млекопитающих Р4502В4 и Р4501А2 (совместно с НИИ БМХ РАМН).
  2. Продемонстрирована принципиальная возможность реконструкции первого этапа пути биосинтеза стероидных гормонов человека в дрожжах за счет коэкспрессии цитохрома Р45011А1 и его белков-партнеров – адренодоксина и адренодоксин-редуктазы (совместно с ИБОХ НАН Беларуси).
  3. Разработаны фитовирусные системы экспрессии для быстрого и эффективного получения в растениях частиц нуклеокапсидного белка вируса гепатита В человека и химерных частиц вируса мозаики коровьего гороха (совместно с Центом Джона Иннеса, Великобритания).
  4. Оптимизирован протокол агробактериальной трансформации штаммов Aсremonium chrysogenum  — продуцентов цефалоспорина С (совместно с лабораторией биоинженерии антибиотиков Института биоинженерии).
  5. Определена динамика экспрессии ключевых генов биосинтеза и транспорта цефалоспорина С в процессе антибиотикообразования у штаммов A.chrysogenum, различающихся более чем на порядок по уровню продукции этого антибиотика  (совместно с лабораторией биоинженерии антибиотиков Института биоинженерии)
  6. Охарактеризованы функции белка CefT в регуляции продукции цефалоспорина С у A.chrysogenum,   определена субклеточная локализация cefT в клетках дрожжей и A.chrysogenum (совместно с лабораторией биоинженерии антибиотиков)
  7. Расшифрованы и проанализированы митохондриальные  геномы ряда промышленных штаммов  дрожжей и грибов.  Выявлено родство мтДНК геномов H.polymorpha, Brettanomyces и Dekkera, близкие черты структурной организации мтДНК Penicillium и Aspergillus  (совместно с группой геномики микроорганизмов).
  8. Расшифрованы и охарактеризованы геном и транскриптом метилотрофных дрожжей Hansenula polymorpha  (совместно с группой геномики микроорганизмов).
  9. Определены структурные основы повышенной стабильности спермоспецифической глицеральдегид-фосфат дегидрогеназы человека.  Впервые разработана система  экспрессии активного водорастворимого аналога  GAPDS, лишенного N-концевой гидрофобной последовательности (совместно с Отделом Биохимии животной клетки НИИ ФХБ им А.Н.Белозерского МГУ)
  10. Установлены структурные основы субстратной специфичности глутарил-ацилазы Brevundimonas diminuta и закономерностей формирования ее четвертичной структуры.
  11. Методами компьютерного моделирования и сайт-направленного мутагенеза определена топография активного центра и межсубъединичного интерфейса GA (совместно с Отделом Биокинетики НИИ ФХБ им. А.Н.Белозерского МГУ).
  12. Детализированы функции полифосфатаз PPN и PPX в регуляции фосфорного обмена у S.cerevisiae. Рекомбинантные PPX и PPN получены в очищенном виде, определена их субстратная специфичность и потребность в дивалентных катионах, особенности субклеточной локализации (совместно с лабораторией биорегуляции клеточных процессов ИБФМ им. Г.К.Скрябина РАН).

Сотрудники

СОСТАВ ГРУППЫ

ФИО Ученая степень, звание Должность Место работы Городской телефон Внутренний телефон E-mail
1Эльдаров
Михаил Анатольевич
к.б.н.руководитель группы, в.н.с.ИНБ, комн. 401(499) 135-62-19eldarov@biengi.ac.ru
2Авданина
Дарья Александровна
к.б.н.н.с.ИНБ, комн. 402(499) 135-12-29230daria.avdanina@biengi.ac.ru
3Думина
Мария Владимировна
к.б.н.н.с.ИНБ, комн. 402(499) 135-62-19130DuminaMaria@gmail.com
4Жгун
Александр Александрович
к.б.н.н.с.ИНБ, комн. 401(499) 135-62-19130jgoun@biengi.ac.ru
5Нураева
Гульгина Камиловна
-лаборантИНБ, комн. 401, 402(499) 135-62-19-nuraevagulgina@mail.ru

 

Разработки

ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ

Статус Наименование разработки Дата Где Краткое описание
Планируется к внедрению Технология получения субстанции  бета-лактамного антибиотика цефазолина (Совместно с ФГУП «ГосНИИгенетика» 2018 ОАО «Биосинтез», Пенза Технология включает этапы  культивирования рекомбинантного штамма E.coli – продуцента синтетазы цефалоспоринов-кислот (CASA), экстракции фермента, его иммобилизации на эпокси-активированном носителе с получением гетерогенного биокатализатора, собственно биокаталитический синтез антибиотика из производного 7-аминоцефалоспорановой кислоты (ММТД-7-АЦК) и метилового эфира тетразолил-уксусной кислоты, выделение субстанции цефазолина

РИД

РЕЗУЛЬТАТЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (патенты, полезные модели, базы данных, ноу-хау и пр.)
Регистрационный номер Тип Название Авторы Заявитель/ патентообладатель Дата приоритета Дата публикации
1 2388826 Патент на изобретение РФ Рекомбинантная ДНК, кодирующая функционально активный гибридный белок Gl7ACA-ацилазы с хитин-связывающим доменом (BrdGl7ACA-cbd), рекомбинантная плазмида pSVH0108, обеспечивающая его синтез в клетках Escherichia coli, рекомбинантный штамм Escherichia coli BL21(DE3)/pSVH0108-ПРОДУЦЕНТ BrdGl7ACA-cbd Хатунцева С.А.
Эльдаров М.А.
Зейналов О.А.
Скрябин К.Г.
ФИЦ Биотехнологии РАН 05.07.2006 10.05.2010
2  2434944 Патент на изобретение РФ Рекомбинантная плазмидная ДНК pZEN16 для переноса и экспрессии генов в мицелиальном грибе Acremonium chrysogenum Жгун А.А.,
Носков В.Н.,
Кирпичников И.В.,
Эльдаров М.А.,
Думина М.В.
ФИЦ Биотехнологии РАН, Минобрнауки России  06.11.2009  27.11.2011
3 2467014 Патент на изобретение РФ Полиэпитопный белок, нуклеотидная последовательность, кодирующая полиэпитопный белок, плазмида с последовательностью, кодирующей полиэпитопный белок, и препарат полиэпитопного белка для индукции иммунного ответа против вируса ящура Андрианова Е.П.,
Кременчугская С.Р.,
Борисов В.В.,
Эльдаров М.А.,
Равин Н.В.,
Фолимонов А.С.,
Скрябин К.Г.
ФИЦ Биотехнологии РАН, Минобрнауки России 06.12.2010 20.11.2012
4 2441916 Патент на изобретение РФ Рекомбинантная плазмидная ДНК pACYC-LANS(KM), штамм Escherichia coli BL21(DE3), трансформированный рекомбинантной ДНК pACYC-LANS(KM), и способ получения рекомбинантной L-аспарагиназы Erwinia carotovora Сидорук К.В.,
Богуш В.Г.,
Гончарова О.В.,
Чугунова Н.М.,
Покровская М.В.,
Александрова С.С.,
Омельянюк Н.М.,
Соколов Н.Н.
НИИБМХ им. В.Н.Ореховича РАМН 10.02.2012

Публикации

ЗНАЧИМЫЕ ПУБЛИКАЦИИ
  1. Kozlov DG, Prahl N, Efremov BD, Peters L, Wambut R, Karpychev IV, Eldarov MA, Benevolensky SV. Host cell properties and external pH affect proinsulin production by Saccharomyces yeast. — Yeast, 1995, 11(8):713-724
  2. Eldarov, M.A., Sidorovich, V.E., Pozmogova, G.E., and Skryabin, K.G. Targeted expression of mammalian cytochromes P450scc and P4502B4 in yeast Saccharomyces cerevisiae. — Biophysics of Electron Transfer and Molecular Bioelectronics, Plenum Press, New York. 1998, EL.B.A. Forum Series, vol.3, (Nicolini, C., ed), pp. 91-102,
  3. Егоров Е.Е., Терехов С.М., Вишнякова Х.С.Караченцев Д.Н., Казимирчук Е.В., Цветкова Т.Г., Вейко Н.Н.Смирнова Т.Д., Макаренков А.С., Эльдаров М.А., Мещерякова Ю.А., Ляпунова Н.А., Зеленин А.В. Теломеризация как метод получения иммортализованных клеток человека, сохраняющих нормальный фенотип. — Онтогенез, 2003, 34(3): 183-192
  4. Мещерякова Ю.А., Эльдаров М.А., Мигунов А.И, Степанова Л.А., Репко И.А., Киселев О.И, Ломоносов Д.П., Скрябин К.Г. Химерные частицы вируса мозаики коровьего гороха, несущие внеклеточный домен М2-белка вируса гриппа типа А: получение и характеристика. — Молек биология, 2009, 43(5): 741-750
  5. Ivanov YD, Kanaeva IP, Eldarov MA, Sklyabin KG, Lehnerer M, Schulze J, Hlavica P, Archakov AI. An optical biosensor study of the interaction parameters and role of hydrophobic tails of cytochrome P450 2B4, b5 and NADPH-flavoprotein in complex formation. — Biochem Mol Biol, 1997, 42(4): 731-7
  6. Скрябин К.Г., Эльдаров М.А., Камардинов Д.К., Зиновьева М.В., Иванов Д.С., Прасолов В.С., Матцкеплишвили С.Т., Бузиашвили Ю.И., Петров Р.В., Бокерия Л.А., Кирпичников М.П. Дифференциальная экспрессия изоформ сосудисто-эндотелиального фактора роста человека и новые подходы к терапевтическому ангиогенезу. — Доклады Академии Наук, 2004, 397, 6, 1-4
  7. Mechtcheriakova IA, Eldarov MA, Nicholson L, Shanks M, Skryabin KG, Lomonossoff GP. The use of viral vectors to produce hepatitis B virus core particles in plants. — J Virol Methods, 2006, 131(1): 10-5
  8. Khatuntseva SA, Eldarov MA, Redo VA, Skryabin KG. Purification and immobilization of recombinant variants of Brevundimonas diminuta glutaryl-7-aminocephalosporanic acid acylase expressed in Escherichia coli cells. — J Biotechnol, 2008, 133(1): 123-6
  9. A.А.Жгун, М.А.Иванова, А.Г.Домрачева, М.И.Новак, М.А.Эльдаров, К.Г.Скрябин, Ю.Э.Бартошевич. Генетическая трансформация мицелиальных грибов Acremonium chrysogenum. — Прикладная биохимия и микробиология, 2008, 44(6): 663-670
  10. Соколов Н.Н., Эльдаров М.А., Сидорук К.В., Жгун А.А., Борисова А.А., Александрова С.С., Омельянюк Н.М., Богуш В.Г., Красоткина Ю.В., Гервазиев Ю.В., Покровская М.В., Соков Б.Н., Березов Т.Т., Скрябин К.Г., Арчаков А.И. Разработка противоопухолевого препарата рекомбинантной L-аспарагиназы Erwinia carotovora, — Молекулярная медицина, 2005, №1, 45-52

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ГРАНТЫ И ХОЗДОГОВОРА (2014-2015гг.)

№ пп Наименование работы № лота, контракта, соглашения, субсидии Финансирующая организация Наименование программы Период проведения работ Соисполнитель Руководитель работ
1. Биогенные полиамины как индукторы биосинтеза цефалоспорина С у Acremonium chrysogenum: физиологические эффекты и молекулярные механизмы 5-08-03672 Российский фонд фундаментальных исследований 2015-2017 Эльдаров М.А.
2. Рекомбинантные варианты глутарил-ацилазы Brevundimonas diminuta с улучшенными физико-химическими и ферментативными свойствами 12-08-01163 Российский фонд фундаментальных исследований 2012-2014 Шудьга А.А.
3. Экзополифос-фатазы: роль в клетках грибов и сравнительная характеристика рекомбинантных белков 14-04-00515 Российский фонд фундаментальных исследований 2014-2016 Кулаковская Т.В.
4. Создание биокатализатора на основе новой рекомбинантной синтетазы цефалоспоринов-кислот для синтеза цефалоспориновых антибиотиков 14.604.21.0022 Минобрнауки ФЦП «Исследования и разработки 2014-2020» 2014-2015 ГосНИИгенетика Эльдаров М.А.
5. Сравнительный экспрессионный анализ биосинтеза цефалоспорина С в штаммах Acremonium chrysogenum c различным уровнем продукции этого антибиотика 14-04-31515-мол-А Российский фонд фундаментальных исследований Думина М.В.

Диссертации

ЗАЩИЩЕННЫЕ ДИССЕРТАЦИИ
Диссертант Диссертация Тема работы Научный руководитель/ консультант
Год защиты
1 Думина Мария Владимировна кандидатская Роль мембранных транспортных белков в регуляции продукции цефалоспорина С у Acremonium chrysogenum Жгун А.А., Эльдаров М.А. 2013
2 Андрианова Екатерина Павловна кандидатская Получение рекомбинантных антигенов вируса ящура О/Тайвань/99, перспективных для разработки противоящурных вакцин, с использованием бактерий и растений Эльдаров М.А. 2012
3 Закирова Светлана Анатольевна кандидатская Рекомбинантные аналоги ацилазы глутарил -7-аминоцефалоспорановой кислоты бактерии Brevundimonas diminuta Эльдаров М.А. 2009
4 Мещерякова Юлия Александровна кандидатская Вирус мозаики коровьего гороха как вектор для получения рекомбинантных антигенов вирусов гепатита B и гриппа A в растениях Эльдаров М.А., Ломоноссофф Д.П. 2009
 5 Жгун Александр Александрович кандидатская Влияние концевых структурных модификаций на функции цитохромов P450 млекопитающих Эльдаров М.А., Скрябин К.Г. 2002
 6 Сидорович Вадим Евгеньевич кандидатская Экспрессия цитохромов P450 11A1 и 2B4 в дрожжах Saccharomyces cerevisiae Эльдаров М.А., Скрябин К.Г. 2000

Услуги

КОНТРАКТНЫЕ УСЛУГИ (которые лаборатория готова оказать на хоздоговорной основе)

1. Разработка систем продукции и аффинной очистки целевых ферментов в бактериях и дрожжах в виде их гибридов с хитин-связывающими доменами
2. Анализ экспрессии генов ферментов биосинтеза первичных и вторичных метаболитов у грибов и бактерий методом ПЦР в реальном времени
3. Оптимизация процедур агробактериальной трансформации промышленных штаммов мицелиальных грибов
4. Клонирование протяженных хромосомных сегментов методом ассоциированной с трансформацией рекомбинацией в дрожжах

Награды

НАГРАДЫ, ПРЕМИИ, ОТЛИЧИЯ, БЛАГОДАРНОСТИ (за научную и научно-организационную деятельность)
Сотрудники Вид премии/ награды Наименование премии/ награды Год присуждения
1 Эльдаров М.А. Диплом Федерального Института Промышленной Собственности за изобретения, вошедшие в 100 лучших изобретений Роcсии по итогам годам Патент РФ № Рекомбинантная плазмидная ДНК pACYC-LANS(KM), штамм Escherichia coli BL21(DE3), трансформированный рекомбинантной ДНК pACYC-LANS(KM), и способ получения рекомбинатной L-аспарагиназы Erwinia carotovora 2012
2 Думина М.В. Грамота 14-ой международной международной Пущинской школы-конференции «Биология-Наука XXI века» Гетерологичная экспрессия PMA1 в клетках продуцента цефалоспорина С A. chrysogenum: влияние на биосинтез антибиотика и энергетический баланс клетки 2011