Лаборатория физико-химических методов исследования биологических мембран

 Научный руководитель: Сикорская Татьяна Васильевна, к.б.н., н.с., возглавляет Лабораторию с момента создания в 2024 году.

В составе лаборатории 7 сотрудников.

Лаборатория физико-химических методов исследования биологических мембран создана в рамках федерального проекта «Развитие человеческого капитала в интересах регионов, отраслей и сектора исследований «Наука и университеты». Организация Лаборатории физико-химических методов исследования биологических мембран связана с необходимостью развития на Дальнем Востоке приоритетного направления фундаментальных исследований современного направления в биологии – изучение биологических мембран. Создание Лаборатории будет способствовать подготовки кадров и развитию программы научных исследований синхротрона «РИФ» в области экспериментальных методов изучения биологических мембран, основанных на синхротронном излучении.

Спектр изучаемых организмов и объектов: морские беспозвоночные, фито и зоопланктон, бактерии и грибы.

География исследований: дальневосточные моря России (Берингово, Охотское, Японское) и Южно-Китайское море.

Основные направления исследований:

1. Структура и функции биомембран.
2. Биосинтез структурных компонентов биомембран.
3. Биологическая активность структурных компонентов биомембран.

Гетерогенный липидный состав биомембраны в комбинации с белками и гликанами модулирует коллективные свойства мембраны, определяет ее текучесть, склонность к надмолекулярной фазе и ее нормальное функционирование. Контролируемое распределение липидов по различным клеточным мембранам играет ключевую роль в жизни и смерти клеток. Известно, что расположение липидов в биомембране связано с процессами апоптоза, онкогенеза и деления клеток. Изучение структуры биомембраны, нативного состава липидов, их распределения в мембране и связи с мембранными белками является перспективной задачей в области биохимии, фармакологии и экологии. Изучение биомембран является важным направлением липидомики. Общие аспекты липидомики применимы как к морским беспозвоночным, так и к человеку. Данные исследования будут способствовать созданию общей базы липидных маркеров различных физиологических процессов. Одним из направлений исследовательской деятельности лаборатории является обесцвечивание кораллов. Коралловые рифы – одна из важнейших морских экосистем. Коралловые рифы активно исследуются учеными по всему миру из-за экологической важности и угрозы их исчезновения, возникшей в результате глобального потепления и антропогенного воздействия. Научная работа лаборатории направлена на изучение биохимического аспекта данной проблемы. Работа по установлению взаимосвязи между физиологическими процессами и динамикой содержания мембранных липидов при обесцвечивании кораллов, будет способствовать разработки методов эффективного экологического мониторинга экосистемы коралловых рифов, что позволит делать прогнозы выживания кораллов в разных регионах Мирового океана. Морские организмы являются источником биологически активных соединений, включая липиды с простой эфирной связью или этерные липиды. Исследование биосинтеза липидов с простой эфирной связью и их биологической активности будет способствовать выявлению новых функций данных липидов при патологических состояниях.

Основные фундаментальные и прикладные результаты:

Кораллы содержат сотни молекулярных видов липидов. Именно липидомные изменения являются надежными индикаторами физиологических процессов симбиотического организма коралла и могут быть использованы для оценки влияния неблагоприятных факторов окружающей среды на коралловые рифы. Под действием неблагоприятных факторов окружающей среды кораллы теряют своих симбионтов (обесцвечиваются). При обесцвечивании существенно меняется профиль молекулярных видов мембранных липидов. В рамках исследования по данной тематике была изучена динамику содержания мембранных липидов в процессе обесцвечивания и последующего восстановления симбиотических кораллов Sclerophytum heterospiculatum (Verseveldt, 1970) и Acropora aspera (Dana, 1846) под действием тепловому стресса. Одними из основных молекулярных видов фосфолипидов мягкого коралла S. heterospiculatum являются этерные фосфатидилэтаноламины (ФЭ) с полиненасыщенной жирной кислотой (ПНЖК) 20:4n-6, у рифообразующего коралла А. cerealis – этерные молекулярные виды ФЭ с 20:4n-6 и 20:5n-3 ПНЖК. Показано, что при стрессе эти липиды могут использоваться кораллом в качестве защиты от окислительного стресса. Сотрудниками молодежной лаборатории проведено, исследование трасмембранного распределения липидов в плазматической мембране кораллов, и показало, что в зависимости от условий окружающей среды и режима питания коралла, симметричность мембраны относительно ФЭ может меняться. Кроме того, такие липиды с простой эфирной связью обладают широким спектром биологической активностью. По данному направлению сотрудниками молодежной лаборатории также проводятся исследования.

Используемые подходы и методы:

Одномерная и двумерная высокоэффективная тонкослойная хроматография (HPTLC); UV-VIS спектрофотометрия; колоночная жидкостная хроматография низкого давления; высокоэффективная жидкостная хроматография (HPLC); препаративная HPLC; капиллярная газовая хроматография (GC); газовая хромато-масс-спектрометрия (GC-MS); тандемная GC-MS/MS; тандемная жидкостная хромато-масс-спектрометрия низкого и высокого (LCMS-IT-TOF) разрешения; цитофлюорометрические методы исследования клеток; различные методы молекулярной биологии.

Лабораторная приборная база:

• Оборудование для липидомного анализа: гибридный хромато-масс-спектрометр с ионной ловушкой, весы лабораторные Ohaus EX125, ротационный испаритель, и др.
• Оборудование для молекулярной биологии: бокс абактериальный, центрифуга лабораторная с охлаждением, электрофорезная камера, амплификатор, и др.

 Информацию подготовила н.с. Сикорская Т.В.