Предполагаемая тематика исследований для студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых

1. Исследование действия пептидов, выделенных из яда эфы среднеазиатской, на холинорецепторы нейронов прудовика. (Руководитель Е.А. Вульфиус, в.н.с., к.б.н.).

Никотиновые холинорецепторы (нХР) осуществляют быструю синаптическую передачу и модулируют освобождение нейротрансмиттеров из пресинаптического окончания. Никотиновые ХР существуют в виде множества подтипов, биофизические и фармакологические свойства которых зависят от набора и стехиометрии субъединиц, входящих в состав олигомерного белка. Для изучения структуры и характеристик различных подтипов нХР необходимы высокоактивные и избирательные агенты. В ядах змей семейства Elapidae содержатся альфа-нейротоксины, широко используемые для исследования нХР мышечного типа. Яды змей семейства Viperidae в отношении наличия пептидных антагонистов нХР исследованы недостаточно. Однако, из яда храмовой куфии выделен и подробно изучен полипептид, обладающий высокой возрастной и видовой избирательностью при действии на мышечный нХР грызунов и человека. Можно ожидать, что и в ядах других представителей этого семейства будут найдены токсины с новыми фармакологическими свойствами.

В лаборатории проведено исследование действия цельных ядов 6 видов змей семейства Viperidae. Показано, что все они способны блокировать нХР нейронов прудовика Lymnaea stagnalis, сходные с альфа7 нХР позвоночных (Горбачева и др., 2008). Проведен скрининг пептидных фракций ядов и для дальнейшего исследования отобраны наиболее активные. Из высокомолекулярной фракции яда африканской гадюки выделен и очищен белок битанарин, который блокирует нХР нейронов прудовика, имеет сродство к нХР электрического органа ската Torpedo californica , альфа7 нХР человека и ацетилхолин связывающему белку (Vulfius et al., 2011). Показано, что битанарин имеет высокую фосфолипазную активность и обладает структурными свойствами, близкими со свойствами фосфолипазы А2 (PLA2) из ядов змей. Это послужило предпосылкой для проверки возможного сродства классических типов PLА2 к нХР. Оказалось, что PLA2 трех видов змей подавляют ответ нейронов прудовика на ацетилхолин. В яде степной гадюки Vipera renardi обнаружен полипептид, обладающий высокоокой способностью блокировать нХР в нейронах прудовика, предстоит его окончательная очистка, изучение структуры и биологической активности. Целью работы является испытание пептидов, полученных из яда эфы среднеазиатской, и аналогов, синтезированных на основе найденных активных соединений. Наиболее активные пептиды могут быть использованы впоследствии как для исследования нХР, так и для создания лекарственных веществ избирательного действия.

2. Изучение трансдукции сигнала с высоко- и низкоаффинных рецепторов формилированных пептидов на NADPH оксидазу в нейтрофилах с участием ГТФ-связывающих белков при заболеваниях. (Руководитель В.Г. Сафронова, зав. лаб., к.б.н.).

Формилированные пептиды являются специфическими лигандами в активации нескольких функций нейтрофильных гранулоцитов (нейтрофилов). Свое действие они опосредуют через рецепторы формилированных пептидов (Formyl Peptide Receptors, FPR), принадлежащих к классу рецепторов, имеющих 7 трансмембранных доменов и связанных с гетеротримерными ГТФазами. На 17 хромосоме человека и мыши определена локализация генов подтипов FPR, имеющих высокую степень гомологии. Были определены и выделены рецепторы с высоким сродством (FPR1) и низким сродством к формилпептиду (FPR2 и FPR3/FPRL1). Связывание формилпептида с рецептором запускает сложную сеть сигнальных событий, наиболее изученными из которых являются активация фосфолипазы С с последующей кальциевой сигнализацией, активация каскада митоген-активируемых протеинкиназ (МАРК) и фосфоинозитол-3-киназ (PI3K). Предполагается, что альтернативные сигнальные пути, запускаемые через малые G-белки, высоко- и низкоаффинными рецепторами формилпептидов, участвуют в передаче сигнала на NADPH оксидазу в нейтрофилах. Низкоаффинный рецептор связывает лиганды разной природы, характерные для тяжелых заболеваний, например, липоксин А, фрагменты бета-амилоидных и прионных белков. Патофизиологическая роль FPR состоит не только в распознавании бактериальных и других пептидов, но и в инициации механизмов трансформации тканей. Однако, запускаемые подтипами FPR сигнальные события изучены фрагментарно.

3. Исследование механизма активации p2x рецепторов в клетках иммунной системы имуномодулирующими агентами. (Руководитель М.Е. Асташев, н.с., к.б.н.).

Внеклеточный АТФ является медиатором межклеточной сигнализации и важным модулятором функций клеток иммунной системы. Предлагаемая научно-исследовательская работа связана с выяснением механизма действия иммунномодуляторов на уровне одиночной клетки методом patch-clamp и методами компьютерного молекулярного моделирования.

4. Исследование механизмов взаимодействия алмазных наночастиц с живой клеткой (Руководитель В.Г. Сафронова, зав. лаб., к.б.н.).

Ультрадисперсный алмаз детонационного синтеза (или наноалмаз) имеет поверхностные функциональные группы, которые дают богатые возможности для химического модифицирования с целью придания новых свойств, необходимых для целей медицины или экспериментальной биологии. Прямое взаимодействие между клеткой и частицами наноалмаза может обеспечиваться несколькими механизмами. Клетки врожденной иммунной системы представляют специальный интерес для исследования, потому что они обеспечивают наиболее быстрые защитные реакции организма от внешнего вторжения и повреждения. Инструментальные методы контроля наличия и состояния наночастиц, а также методы их визуализации в клетке, разработаны недостаточно. Важной задачей является поиск новых методов и приемов для визуализации углеродных наночастиц и изучение механизмов их взаимодействия с клеткой.

5. Исследование влияния про- и антиоксидантов для получения дифференцированных клеток при разных временных характеристиках выживаемости. (Руководитель С.Н. Мякишева, с.н.с., к.б.н.).

6. Исследование влияния мелатонина - гормона зпифиза, обладающего антиоксидантными свойствами, противоопухолевым эффектом и замедляющим процесс старения, на пролиферацию и индукцию дифференцировки клеток нейробластомы при различных условиях культивирования. (Руководитель С.Н. Мякишева, с.н.с., к.б.н.).

Нейробластома представляет собой удобный и распространенный экспериментальный объект, как для онкологов, так и нейробиологов по следующим причинам: 1) нейробластома является типичным представителем эмбриональных злокачественных опухолей нервной системы, однако способна к спонтанной регрессии; 2) при определенных условиях клетки нейробластомы следуют программе дифференцировки нейрона, синтезируют нейромедиаторы и специфические ферменты, демонстрируют электрическую и химическую возбудимость мембраны. Основное достоинство клеток нейробластомы заключается в возможности прижизненного анализа динамики морфологических и функциональных изменений этих клеток в условиях in vitro под влиянием биологически активных веществ, вводимых в среду культивирования. Целью данной работы является изучение in vitro процессов торможения пролиферации, индукции дифференцировки и выживания дифференцированных клеток нейробластомы N1E-115. Выявление роли про-/антиоксидантных веществ в регуляции процессов пролиферации и дифференцировки клеток нейробластомы мыши N1E-115. Оценка эффективности исследуемых про- и антиоксидантных веществ в качестве препаратов противоопухолевого действия.

7. Теоретическое исследование нелинейных свойств электро-возбудимой мембраны с учетом коррелированной кинетики одиночного ионного канала (рук. А.А. Гриневич, c.н.с., к.ф.-м.н.).

Ионные каналы являются важнейшим структурным элементом клеточных мембран. Определяющая роль ионных каналов в мембранном электрогенезе и внутриклеточной сигнализации обуславливает огромный интерес различных исследователей к изучению физико-химических механизмов, лежащих в основе их характерных свойств. На основе разработанной нами феноменологической модели работы воротного механизма одиночного ионного канала и с использованием программного пакета MATLAB , включающего современные методы математического моделирования, предлагается исследовать влияние различных (внешних и внутренних) факторов на специфические свойства активности ионных каналов, а также дальнейшее развитие существующей модели с целью ее уточнения.

8. Исследование регуляции кровотока в микроциркуляторном русле кожи (рук. Н.К.Чемерис, г.н.с., д.б.н.).Исследование состояния и функционирования регуляторных механизмов микрососудистого русла кожи человека в норме и при различных патологиях методом лазерной допплеровской флоуметрии. Оценка резервных возможностей и пределов функционирования микроциркуляторной системы в ответ на применение различных функциональных тестов: окклюзию, ионофорез биологически активных веществ, нагрез/охлаждение и других. Создание модели функционирования и регуляции микроциркуляторного русла кожи человека.

9. Разработка метода экспресс диагностики дисфункции эндотелия в микроциркуляторном русле кожи человека (рук. Н.К.Чемерис, г.н.с., д.б.н.). Исследование состояния и функционирования регуляции кровотока в микрососудистом русле кожи человека в норме и при различных патологиях методом лазерной допплеровской флоурометрии с использованием фармакологических и функциональных тестов. Проведение скрининговых исследований по выявлению предрасположенности и выраженных симптомов эндотелиальной недостаточности на условно здоровых испытуемых.