Физико-химические основы молекулярной биоинженерииНИР

Physical and chemical bases of Molecular Bioengineering

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Физико-химические основы молекулярной биоинженерии, Этап 1
Результаты этапа: -
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Физико-химические основы молекулярной биоинженерии, Этап 2
Результаты этапа: В 2022 году проведены детальные физико-химические и биологические исследования биомолекул, полимеров, нанобъектов, тканей, представляющих интерес для медицины и биотехнологии и определены дальнейшие научные и практические задачи. Результаты выполненных исследований в 2022 году и сопоставление результатов с мировым уровнем позволяют утверждать, что полученные данные соответствуют тенденциям и уровню выполняемых в мире аналогичных исследований в этой области и имеют перспективы для дальнейшего развития, в том числе и с целью практического использования в клинической практике.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Физико-химические основы молекулярной биоинженерии, Этап 3
Результаты этапа: В 2023 году на кафедре биоинженерии проведены физико-химические и биологические исследования представляющих интерес для медицины и биотехнологии. Было проведено исследование воздействия внешнего магнитного поля на жизнеспособность, пролиферацию и фенотип клеток млекопитающих: опухолевых клеток карциномы гортани линии Hep-2, мезенхимальных стволовых клеток (МСК), выделенных из костного мозга крыс и нейроноподобных клеток – клеток нейробластомы человека линии SH-SY5Y, культивируемых на композитных скаффолдах и кондуитах 3-х основных типов, полученных методом электроспиннинга: на основе контролируемого биосинтеза поли-3-оксибутирата (ПОБ), композита ПОБ с наночастицами магнетита (ПОБ/М) и композита ПОБ с комплексом частично восстановленного оксида графена с наночастицами магнетита (ПОБ/М-вОГ). Была исследована противоопухолевая активность гибридных бифункциональных белков на основе рецептор-селективного варианта цитокина TRAIL DR5-B на моделях ксенотрансплантатов мышей in vivo. Также был разработан биоинженерный способ получения флуоресцентного лиганда калиевых каналов Kv1 на основе харибдотоксина и флуоресцентного белка GFP и показана функциональная активность полученного лиганда на канале KcsA-Kv1.3. Было показано, что чувствительность мембранного иммуносенсора может быть увеличена, если пропускать пробу через мембрану под давлением, а также предложен алгоритм анализа пар изображений, полученных в экспериментах по корреляционной микроскопии. было проведено молекулярное моделирование и сравнительный анализ взаимодействий пептидов, связывающихся с кислотным лоскутом нуклеосомы. Проведен анализ и разработан метод уточнения позиций нуклеосом на отдельных генах дрожжей по данным MNA секвенирования». Проведено обновление базы данных структур нуклеосом. Выявлен высокий потенциал M. simplicissimum IPPAS C2056 для экологически чистого синтеза наночастиц, содержащих Mn, Fe и P. Проанализированы факторы, определяющие эту способность, и перспективы использования микроводорослей для получения наночастиц с ценными свойствами. Продемонстрировано, что ко-экспрессия канала Kv7.1 дикого типа с дополнительным полилизиновым пептидом приводит к понижению функции канала, а ко-экспрессия его с мутантным пептидом полностью приводит к полной потере функции. С помощью крио-ЭМ была получены с атомным разрешением структуры практически полного бактериофага DT57C и вируса таёжного энцефлита и Kv7.1 канала с открытом и закорытом состояниях. Исследованы структурные перестройки внутри нуклеосомной ДНК в элонгационных комплексах -5 (ЭК-5), способность белка PARP1 индуцировать формирование жидких фаз, исследовано влияние ряда ДНК-тропных соединений на структуру хроматосом на основе линкерных гистонов H1.0 и Н1.5 .Результаты проведенных исследований позволяют утверждать, что полученные данные соответствуют тенденциям и уровню выполняемых в мире аналогичных исследований в этой области и имеют перспективы для дальнейшего развития, в том числе и с целью практического использования в клинической практике
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Физико-химические основы молекулярной биоинженерии, Этап 4
Результаты этапа: Была продемонстрирована магнитомеханическая и магнитоэлектрическая стимуляция образования и восстановления костной ткани. Разработаны композиции эндолизинов в гидрогелях на основе бактериальных альгинатов в дальнейшем для разработки противомикробных раневых покрытий для лечения ран инфицированных антибиотикорезистентными бактериями. Созданы оригинальные проточные системы, предназначенные для усиления специфической и неспецифической адсорбции белков на мембраны. Проведено обновление и модернизация базы данных последовательностей гистонов HistoneDB, базы структур нуклеосом и их комплексов NucleosomeDB. Создан ресурс с информацией о ядерной сублокализации и функциях белков хроматина человека SimChrom. Определено влияние ряда ДНК-тропных полифенолов (генистеина, ресвератрола, кверцетина, EGCG, кемпферола, апигенина, физетина) и кураксина CBL0137 на структуру нуклеосом и хроматосом; а также установлено действие полифенолов и кураксинов на функционирование хроматин-модулирующих белковых факторов PARP1 и FACT. Сконструирован и получен бифункциональный гибридный белок на основе противоопухолевого цитокина TRAIL-DR5-B, направленный на активацию рецептора DR5 и блокирование сигнальных путей FGFR1. Разработана система продукции изотопно-меченых вариантов гемсодержащих белков нейроглобина и цитохрома с для исследования структуры предполагаемого комплекса нейроглобин/цитохром с методом ЯМР. Получены два мутантных варианта пептидного блокатора MgTx, изучено их взаимодействие с каналом hKv1.2, определена роль функционально важных областей MgTx в высокоаффинном взаимодействии с hKv1.2. Проведен метагеномный анализ и показано изменение таксономического состава и функционального профиля альго-бактериального сообщества при моделировании попадания в стоки лекарств – антибиотиков широкого спектра действия (на примере цефтриаксона) и нестероидных противовоспалительных средств (на примере диклофенака). Проведено исследование структурных особенностей организации внутриклеточных компартментов, образующихся в процессе инфекции гигантскими бактериофагами. Получена структура и инактивированных вирионов клещевого энцефалита и проведен анализ конформационной гетерогенности их оболочек. Были исследованы физиологические проявления миссенс-мутаций в ионных каналах у пациентов с удлинением интервала QT. Получены микрогелевые частицы на основе рекомбинантного спидроина rS1/9 для использования в качестве матрицы для нейрональной дифференцировки индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека.
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Физико-химические основы молекулярной биоинженерии, Этап 5
Результаты этапа: NoneВ отчётном году 2025 году исследования кафедры были направлены на решение актуальных задач молекулярной биомедицины и биотехнологии с применением междисциплинарного подхода и современных методов (генная инженерия, микроскопия, молекулярное моделирование). Были получены следующий ключевые результаты. Разработаны новые антимикробные гидрогели на основе альгината для раневых покрытий. Проект по биоразлагаемым полимерам вошёл в Топ-100 конкурса АСИ. Охарактеризованы полимерные носители для противораковых препаратов и оптимизированы методы визуализации биологических комплексов. Разработаны фиброиновые кондуиты с фактором роста BDNF для регенерации нервов . Разработаны новые композитные носители на основе хитозана и биоотходов для иммобилизации микроводорослей, показавшие высокую эффективность в удалении фосфора из воды, что перспективно для биоремедиации сточных вод. Параллельные исследования с использованием гиперспектрального мониторинга показали отсутствие острой токсичности у комбинированного воздействия пестицидов и шахтных вод на сеянцы сосны в двухмесячном эксперименте, для оценки долгосрочных рисков требуются дальнейшие исследования. Создана первая комплексная классификация белков хроматина человека (~3000 белков) с веб-ресурсом. Изучены белки семейства Ly6/uPAR (SLURP-1, SLURP-2, PSCA) с перспективой для терапии рака и неврологических расстройств. Определена структура комплекса антитела со спайк-белком SARS-CoV-2. Методами крио-ЭМ изучены механизмы работы нуклеосом, белков-аргонавтов и ионных каналов. Установлено, что гистоновые варианты определяют эффективность противоопухолевых препаратов-ингибиторов PARP, что важно для персонализированной терапии. В ноябре 2025 года кафедра биоинженерии отметила свое 25-летие проведением на конференции «Инженерия живых систем — достижения и перспективы: к 25-летию кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ», на которой широко обсуждались современные достижения и перспективы развития различных областей биоинженерии – от синтетической биологии и технологий генной инженерии до применения компьютерных методов в биомедицине. Фундаментальные исследования, проведённые на кафедре, формируют научный задел для последующих прикладных разработок в области биомедицины и биотехнологии. Высокая продуктивность и международное признание работы подтверждаются публикациями в ведущих мировых журналах, таких как Nature Methods и Nucleic Acids Research, получением патентов, а также активным вовлечением в научную деятельность молодых исследователей.
6 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Физико-химические основы молекулярной биоинженерии
Результаты этапа: -
7 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. Физико-химические основы молекулярной биоинженерии
Результаты этапа: -
8 1 января 2028 г.-31 декабря 2028 г. Физико-химические основы молекулярной биоинженерии
Результаты этапа: -
9 1 января 2029 г.-31 декабря 2029 г. Физико-химические основы молекулярной биоинженерии
Результаты этапа: -

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".