Лаборатория молекулярной диагностики (ЦКП «Биоинженерия»)

Груздев Денис Сергеевич
Врио заведующего лабораторией
кандидат биологических наук
ИНБ, комн. 311
Телефон +7 (499) 135-12-40
E-Mail denisgrouzdev@gmail.com

Основное

ОПИСАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ

Ключевые слова
магнитотактические бактерии, магнетосомы, анксигенные нитчатые фототрофные бактерии, эволюция прокариот, филогения 16S рРНК, таксономия прокариот, биотехнология, генетическая инженерия бактерий, секвенирование ДНК, идентификация ГМО, биобезопасность ГМО

Направления исследований

  • Магнитотактические бактерии – биоразнообразие, таксономия, эволюция, генетическая инженерия
  • Филогенетика и таксономия прокариот
  • Аноксигенные нитчатые фототрофные бактерии – биоразнообразие, таксономия, эволюция
  • Идентификация микроорганизмов на основе сравнительного анализа генов, кодирующих рибосомную РНК
  • Исследование видового разнообразия микробных сообществ
  • Секвенирование и анализ геномов прокариот
  • Разработка молекулярных маркеров для идентификации функциональных групп прокариот
  • Биобезопасность ГМО
  • Разработка и верификация методов идентификации ГМО в продуктах питания и растительном сырье


Основные методы исследований
В рамках фундаментальных и прикладных исследований лаборатория реализует комплекс методов по идентификации прокариот – от от филогении рибосомных и функциональных генов до разработки ПЦР-маркеров различного уровня специфичности (штамм, вид, род, порядок). Данный комплекс включает как традиционные, так и специальные (в том числе разработанные в лаборатории) методы и подходы.

Методы фундаментальных исследований:

  • амплификация ДНК (ПЦР);
  • анализ аллельного полиморфизма
  • секвенирование ДНК;
  • ДНК-фингерпринтинг;
  • филогенетический анализ;
  • FISH (флуоресцентная гибридизация in situ
  • клонирование ПЦР-фрагментов – создание клональных библиотек;
  • иммуноферментный анализ – ELISA, магнитный ELISA;
  • race-track – метод магнитного разделения бактерий;

Краткая история лаборатории
В 2000 году была создана группа молекулярной диагностики генно-инженерных модификаций.
В 2014 году группа была переименована в лабораторию молекулярной идентификации. Постоянным руководителем группы/лаборатории до мая 2017 года являлся к.б.н. Кузнецов Б.Б.

Достижения

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Лаборатория занимается разработкой методов идентификации генетических мишеней на основе ПЦР и секвенирования ДНК, исследованиями в области таксономии и филогенетики прокариот на основе сравнительного анализа различных генетических маркеров (16S рРНК, функциональные гены, межгенные последовательности, индели и мотивы), изучением процессов эволюции двух групп прокариот – магнитотактических и аноксигенных нитчатых фототрофных бактерий, а также биотехнологическими приложениями для магнитотактических бактерий.

В результате исследования  природных популяций магнитотактических бактерий (МТБ) выявлены 4 новых вида МТБ, в том числе относящихся к новым таксономическим порядкам.

Секвенированы и аннотированы 3 генома магнитотактических бактерий —  Magnetospirillum sp. SO-1 (депонирован в Genbank, № PRJNA187412), Magnetospirillum aberrantis SpK (депонирован в Genbank, № PRJNA54001)и Magnetospirillum moscoviense str. BB-1. Выявлены гены, ответственные за биоминерализацию магнетита, и предложена схема эволюции магнетосомального геномного острова MAI.

Осуществлен сравнительный анализ последовательностей генов MAI магнитотактических бактерий семейства Rhodospirillaceae, предложена схема эволюции MAI и выдвинуто предположение о полифилетичности MAI внутри данного семейства. На основании сравнительного анализа 8 генов mam (ABKMOPQT), ответственных за синтез магнетосом, у 14 культивируемых магнитоспирилл выделены 3 типа MAI.

На основе сравнительного физиологического анализа один из изолированных штаммов магнитотактических спирилл, Magnetospirillum SO-1, признан перспективным для биотехнологии как наиболее аэротолерантный и способный к синтезу магнитных наночастиц в широком диапазоне условий. Для этого штамма оптимизирован протокол выращивания в ферментере (объем 10 л), что позволило достигнуть выхода магнетосом — 20 мг/ 1л культуры.

Разработана методика встраивания химерного белка в мембрану магнетосом Magnetospirillum sp. SO-1 in vitro.

В ходе изучения биоразнообразия зеленых и пурпурных фотосинтезирующих бактерий  в природных сообществах умеренно термальных источников Бурятии и Монголии выявлены и описаны четыре новых вида фотосинтезирующих бактерий.

Разработаны методы обнаружения и идентификации различных функциональных групп бактерий – автотрофов с фиксацией углекислоты по циклу Кальвина, диазотрофов, фотосинтезирующих бактерий, позволяющие проводить как широкомасштабное выявление различных бактерий, так и отдельных таксономических групп с заданным уровнем специфичности (вид, род, порядок).

Сотрудники лаборатории принимали непосредственное участие в разработке нормативно-правовой базы по идентификации и регулированию оборота ГМО на территории Российской Федерации, в том числе разработаны и сертифицированы 5 методов идентификации ГМО.

Важным результатом работ является создание и поддержание коллекции магнитотактических спирилл, включающей все типовые виды, известные в мире, а также ряд оригинальных видов, обнаруженных на территории России.

Лаборатория принимала участие в международном проекте по секвенированию генома картофеля, выполняя секвенирование XII хромосомы.

В рамках обеспечения деятельности ЦКП в качестве платных научно-технических услуг для всех заинтересованных заказчиков на базе лаборатории проводится идентификация неизвестных микроорганизмов, определение их таксономического положения и анализ видового состава микробных сообществ. Всего за 2000 – 2015 гг. проведена идентификация более 5000 микроорганизмов и исследованы более 300 микробных сообществ.

За  период с 2000 по 2015 гг сотрудниками в соавторстве с исследователями из других лабораторий и институтов опубликовано более 200 печатных работ, защищены 8 кандидатских диссертаций, выполнены 15 дипломных работ студентов.

Сотрудники

СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ

ФИО Ученая степень, звание Должность Место работы Городской телефон Внутренний телефон E-mail
1Груздев
Денис Сергеевич
к.б.н.и.о. зав. лабораторией ИНБ, комн. 311(499) 135-12-40139denisgrouzdev@gmail.com
2Баслеров
Роман Валерьевич
-м.н.с.ИНБ, комн. 311(499) 135-12-40139moldiag@biengi.ac.ru
3Гайсин
Василь Анварович
к.б.н.м.н.с.ИНБ, комн. 311(499) 135-12-40139vasil.beingi@gmail.com
4Дзюба
Марина Владимировна
к.б.н.н.с.ИНБ, комн. 312(499) 135-12-40139moldiag@biengi.ac.ru
5Козяева
Вероника Валерьевна
-м.н.с.ИНБ, комн. 308(499) 135-12-40139moldiag@biengi.ac.ru
6Колганова
Татьяна Владимировна
к.т.н.с.н.с., зам. зав. лабораториейИНБ, комн. 312(499) 135-12-40139moldiag@biengi.ac.ru
7Патутина
Екатерина Олеговна
-м.н.с.ИНБ, комн. 310(499) 135-12-40139moldiag@biengi.ac.ru
8Слободова
Наталья Валерьевна
к.б.н.м.н.с.ИНБ, комн. 308(499) 135-12-40139moldiag@biengi.ac.ru
9Сухачева
Марина Владимировна
к.б.н.н.с.ИНБ, комн. 312(499) 135-12-40139moldiag@biengi.ac.ru

Разработки

ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ

Статус Наименование разработки Дата Где Краткое описание
1 Планируется к внедрению Способ скрининга пищевых продуктов и растительного сырья на наличие ГМО, позволяющий избежать появления ложно-положительных сигналов 2016 Институт Питания РАМН Оптимизация ранее предложенной методики, планируется введение ее в состав нормативных документов Минсоцздравразвития РФ (МУК по анализу пищи на ГМО)

Оборудование

УНИКАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ


Название оборудования/ коллекции Место нахождения
1 Генетический анализатор ДНК, автоматический секвенатор ABI PRISM 3100 (Applied Biosystems, США) ИНБ, комн. 311
2 Генетический анализатор ДНК, автоматический секвенатор ABI 3730 (Applied Biosystems, США) ИНБ, комн. 311
3 Робот для культуральных операций QP Display (Genetix, Великобритания) ИНБ, комн. 512
4 ДНК наноамплификатор Parallab 350 (Parallab, Швеция) ИНБ, комн. 511
5 Лабораторная установка повышенной степени чистоты (Чистая комната класс Д, Дубна, Россия) ИНБ, комн. 305
6 ДНК анализатор Li-Cor 4300 (Li-Cor, США) ИНБ, комн. 308
7 Атомно-силовой микроскоп Интегра Прима (Россия) ИНБ, комн. 308
8 Генетический анализатор Ion Torrent (Life Technologies, США) ИНБ, комн. 310
9 Коллекция магнитотактических бактерий ИНБ, комн. 305

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 2523583 Патент на изобретение РФ Способ получения полифункциональных магнитных наночастиц на основе магнетосом бактериального происхождения Груздев Д.С., Дзюба М.В., Кузнецов Б.Б., Скрябин К.Г. ФИЦ Биотехнологии РАН 15.10.2012 27.05.2014
 2 2539756 Патент на изобретение РФ Высокоспецифичный ДНК-маркер, используемый в качестве эндогенного референсного контроля, для обнаружения геномной ДНК картофеля в растительном материале и пищевых продуктах, в том числе при идентификации ГМО Кочиева Е.З., Сухачева М.В., Рыжова Н.Н., Борис К.B., Кузнецов Б.Б., ФИЦ Биотехнологии РАН 30.09.2013 09.12.2014
3 Приказ по ФГБУН Центр «Биоинженерия» РАН об установлении режима «ноу-хау» №109/к от 09.11.2012 Ноу-хау (Способ выращивания) Протокол выращивания биомассы магнитотактических бактерий в контролируемых микроаэрофильных условиях ФИЦ Биотехнологии РАН

Публикации

ЗНАЧИМЫЕ ПУБЛИКАЦИИ
  1. Xu X, Pan S, Cheng S, Zhang B, Mu D, Ni P, Zhang G, Yang S, Li R, Wang J, Orjeda G, Guzman F, Torres M, Lozano R, Ponce O, Martinez D, De la Cruz G; Chakrabarti SK, Patil VU; Skryabin KG, Kuznetsov BB, Ravin NV, Kolganova TV, Beletsky AV, Mardanov AV; Di Genova A; Bolser DM, Martin DM, Li G, Yang Y; Kuang H, Hu Q; Xiong X; Bishop GJ; Sagredo B, Mejía N; Zagorski W, Gromadka R, Gawor J, Szczesny P; Huang S, Zhang Z, Liang C, He J, Li Y, He Y, Xu J, Zhang Y, Xie B, Du Y, Qu D, Bonierbale M, Ghislain M, Del Rosario Herrera M; Giuliano G, Pietrella M, Perrotta G, Facella P; O’Brien K; Feingold SE, Barreiro LE, Massa GA; Diambra L; Whitty BR, Vaillancourt B, Lin H, Massa AN, Geoffroy M, Lundback S, Dellapenna D, Robin Buell C, Sharma SK, Marshall DF, Waugh R, Bryan GJ, Destefanis M, Nagy I, Milbourne D, Thomson SJ, Fiers M, Jacobs JM; Nielsen KL, Sønderkær M; Iovene M, Torres GA, Jiang J, Veilleux RE; Bachem CW, de Boer J, Borm T, Kloosterman B, van Eck H, Datema E, Te Lintel Hekkert B, Goverse A, van Ham RC, Visser RG. Genome sequence and analysis of the tuber crop potato. — Nature, 2011, Vol. 475, PP. 189–195, 14 July (DOI: 10.1038/nature10158)
  2. Kuznetsov BB, Ivanovsky RN, Keppen OI, Sukhacheva MV, Bumazhkin BK, Patutina EO, Beletsky AV, Mardanov AV, Baslerov RV, Panteleeva AN, Kolganova TV, Ravin NV, Skryabin KG. Draft genome sequence of the anoxygenic filamentous phototrophic bacterium Oscillochloris trichoides ssp. DG-6. — Journal of Bacteriology, 2011, Vol. 193, No. 1, p. 321-322 (DOI: 10.1128/JB.00931-10)
  3. Keppen O.I., Tourova T.P., Kuznetsov B.B., Ivanovsky R.N., Gorlenko V.M. Proposal of Oscillochloridaceae fam. nov. on the basis of a phylogenetic analysis of the filamentous anoxygenic phototrophic bacteria, and emended description of Oscillochloris and Oscillochloris trichoides in comparison with further new isolates. — Int J Syst Evol Microbiol, 2000, 50 (4):1529-37
  4. Марусина А.И., Булыгина Е.С., Кузнецов Б.Б., Турова Т.П., Кравченко И.К., Гальченко В.Ф. Система олигонуклеотидных праймеров для амплификации генов nifH различных таксономических групп прокариот. — Микробиология, 2001, 70(1):86-91
  5. Колганова Т.В., Кузнецов Б.Б., Турова Т.П. Подбор и тестирование олигонуклеотидных праймеров для амплификации и секвенирования генов 16S рРНК архей. — Микробиология, 2002, 71(2), 283-286
  6. Tsygankova S.V., Ignatov A.N., Boulygina E.S., Kuznetsov B.B., Korotkov E.V. Genetic relationships among strains of Xanthomonas campestris pv. campestris revealed by novel rep-PCR primers. — European Journal of Plant Pathology, 2004, 110 (8), pp. 845-853
  7. Спиридонова Е.М., Берг И.А., Колганова Т.В., Ивановский Р.Н., Кузнецов Б.Б. Турова Т.П. Система олигонуклеотидных праймеров для амплификации генов рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы у бактерий различных таксономических групп. — Микробиология, 2004, т.73 (3), с.377-387
  8. Турова Т.П., Спиридонова Е.М., Слободова Н.В., Булыгина Е.С., Кеппен О.И., Кузнецов Б.Б., Ивановский Р.Н. Филогения аноксигенных нитчатых фототрофных бактерий семейства Oscillochloridaceae на основании сравнительного анализа генов rrs, cbbL и nifH. — Микробиология, 2006, 75(2), 235–244
  9. Grouzdev DS, Kuznetsov BB, Keppen OI, Krasil’nikova EN, Lebedeva NV, Ivanovsky RN. Reconstruction of Bacteriochlorophyll Biosynthesis Pathways in the Filamentous Anoxygenic Phototrophic Bacterium Oscillochloris trichoides DG-6 and Evolution of Anoxygenic Phototrophs of the Order Chloroflexales. — Microbiology (UK), 2014 (DOI: 10.1099/mic.0.082313-0)
  10. Grouzdev DS, Dziuba MV, Kurek DV, Ovchinnikov AI, Zhigalova NA, Kuznetsov BB, Skryabin KG. Optimized Method for Preparation of IgG-Binding Bacterial Magnetic Nanoparticles. — PLoS One, 2014, Oct 15;9(10):e109914 (DOI: 10.1371/journal.pone.0109914)
  11. Gaisin, V. A., Grouzdev, D. S., Namsaraev, Z. B., Sukhacheva, M. V., Gorlenko, V. M., & Kuznetsov, B. B. (2016). Biogeography of thermophilic phototrophic bacteria belonging to Roseiflexus genus. FEMS Microbiology Ecology, 92(3), fiw012
  12. Gaisin VA, Kalashnikov AM, Sukhacheva MV, Namsaraev ZB, Barhutova DD, Gorlenko VM, Kuznetsov BB. Filamentous anoxygenic phototrophic bacteria from cyanobacterial mats of Alla hot springs (Barguzin Valley, Russia). Extremophiles. 2015, 19(6), 1067-1076
  13. Denis S. Grouzdev, Marina V. Dziuba, Marina S. Sukhacheva Andrey V. Mardanov,  Aleksey V. Beletskiy, Boris B. Kuznetsov, Konstantin G. Skryabin. Draft Genome Sequence of Magnetospirillum sp. Strain SO-1, a Freshwater Magnetotactic Bacterium Isolated from the Ol’khovka River, Russia. Genome Announc. 2(2):e00235-14. doi:10.1128/genomeA.00235-14 (genome announc)

Диссертации

ЗАЩИЩЕННЫЕ ДИССЕРТАЦИИ
Диссертант Диссертация Тема работы Научный руководитель/ консультант
Год защиты
1 Марусина А.И. кандидатская Универсальная система олигонуклеотидных праймеров для поиска и филогенетического анализа генов азотофиксации nifH у прокариот Скрябин К.Г.
Булыгина Е.С.
2000
 2 Задорина Е.В. кандидатская Биоразнообразие диазотрофов почв с различной антропогенной нагрузкой Булыгина Е.С. 2008
3 Слободова Н.В. кандидатская Изучение биоразнообразия азотфиксирующих прокариот кислых торфяных почв на основе анализа последовательностей генов nifH Булыгина Е.С. 2006
 4 Цыганкова С.В. кандидатская Использование нового метода ПЦР-фингерпринтинга для дифференциации микроорганизмов на низших таксономических уровнях Скрябин К.Г.
Булыгина Е.С.
2004
 5 Кузнецов Б.Б. кандидатская Молекулярная идентификация генетических мишеней Скрябин К.Г. 2008
 6 Груздев Д.С. кандидатская Молекулярные основы биотехнологии бактериальных магнитных частиц Скрябин К.Г. 2014
 7 Спиридонова Е.М. кандидатская Выявление и филогенетический анализ генов, кодирующих большую субъединицу рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы формы i, у бактерий различных таксономических групп Ивановский Р.Н. 2006
 8 Дзюба М.В. кандидатская Разнообразие магнитотактических бактерий пресных водоемов европейской части России Кузнецов Б.Б.,
Горленко В.М.
2013

Услуги

КОНТРАКТНЫЕ УСЛУГИ (которые лаборатория готова оказать на хоздоговорной основе)
  1. Определение таксономического положения неизвестного прокариотического организма на основе филогенетического анализа последовательностей генов, кодирующих 16S рРНК
  2. Определение видового состава микробного сообщества на основе филогенетического анализа последовательностей генов, кодирующих 16S рРНК и некоторых функциональных генов (cbbL, nifH, soxB, и др.)
  3. Выявление представителей заданных таксономических групп в микробных сообществах
  4. Определение присутствия ГМИ в продуктах питания и растительном сырье
  5. Секвенирование фрагментов ДНК на капиллярном секвенаторе ABI3730, длина чтения – до 750 нуклеотидов за один проход
  6. Разработка систем ПЦР-детектирования (end-point PCR, RealTime PCR) заданных генетических мишеней.

Награды

НАГРАДЫ, ПРЕМИИ, ОТЛИЧИЯ, БЛАГОДАРНОСТИ (за научную и научно-организационную деятельность)
Сотрудники Вид премии/ награды Наименование премии/ награды Год присуждения
1 Кузнецов Б.Б., Малеева А.М., Дзюба М.В. Премия МАИК За лучшую публикацию 2011
2 Кузнецов ББ,
Сухачева МВ,
Гайсин В.А.,
Груздев ДС
Главная премия МАИК Наука За лучший цикл публикаций в области биологии 2015