Биологический факультет СПбГУ |
Кафедра Биофизики — научная деятельность |
Кафедра биофизики ЛГУ им. А.А. Жданова (ныне СПбГУ) была создана в 1958 году, и является второй по счету кафедрой биофизики, появившейся в стране. 50-е годы прошлого века – период интенсивных исследований в области этой молодой тогда еще науки – биофизики, что, безусловно, нашло отражение в многообразии научных интересов, представленных на нашей кафедре. Среди научных направлений того времени можно отметить фундаментальные и прикладные исследования в области биофизики мембран, биофизики сенсорных систем (биофизика зрения и слуха), биоэнергетики, биокибернетики, электронной микроскопии и исследования реорганизации цитоскелета.
Одним из важнейших научных направлений было изучение биофизики мембранного транспорта, функциональной организации, биофизических и фармакологических характеристик ионных каналов клеток. Инженерами Кафедры были созданы оригинальные автоматизированные установки фиксации потенциала (voltage-clamp method) и локальной фиксации потенциала на мембране (patch-clamp method) – двух классических биофизических методов исследования активности ионных каналов. C использованием метода фиксации потенциала были изучены кинетические и фармакологические характеристики потенциал-зависимых Na+- и К+-каналов в мембране перехвата Ранвье лягушки. Впервые, на перехвате Ранвье лягушки, были зарегистрированы воротные токи (gating currents), связанные с активацией потенциал-зависимых Na+-каналов (Лонский А.В., Ильин В.И., Катина И.Е., Крутецкая З.И. Токи, связанные с активацией натриевых каналов мембраны перехвата Ранвье. ДАН СССР. 1975. Т. 222. N 6. С. 1450-1452). Выполнены пионерские работы по фармакологическому разделению и идентификации компонент воротного тока потенциал-зависимых Na+-каналов в мембране перехвата Ранвье лягушки (Krutetskaya Z.I., A.V. Lonskii, G.N. Mozhaeva, A.P. Naumov. Effect of aconitine on asymmetrical displacement currents of the Ranvier node membrane. Neurophysiology. 1977. V. 9. N 3. P. 249-251; Крутецкая З.И., Лонский А.В., Можаева Г.Н., Наумов А.П. Двухкомпонентность токов смещения в мембране нервного волокна: кинетический и фармакологический анализ. Цитология. 1978. Т. 20. N 11. С. 1269-1277). Кафедра биофизики ЛГУ также была одной из первых исследовательских групп в нашей стране, успешно освоившей и внедрившей метод локальной фиксации потенциала (patch-clamp method), с помощью которого нашими сотрудниками были исследованы биофизические характеристики и механизмы регуляции активности потенциал-зависимых К+-каналов в мембране перитонеальных макрофагов крысы.
В настоящее время на Кафедре продолжаются исследования в области биофизики клеточных процессов, механизмов внутриклеточной сигнализации и регуляции ионного транспорта в невозбудимых клетках. Проводятся исследования по двум основным направлениям: 1. Исследование механизмов Са2+- сигнализации в невозбудимых клетках. Са2+ является универсальным вторичным мессенджером в клетках животных, растений и микроорганизов. Изменения внутриклеточной концентрации Са2+ регулируют важнейшие клеточные процессы, включая активацию клеток, иммунный ответ, оплодотворение, перестройку цитоскелета и др. В связи с этим, изучение механизмов Са2+ сигнализации уже много лет не утрачивает актуальности. |
Многие годы интерес исследователей кафедры биофизики прикован к особенностям процессов кальциевой сигнализации в важных иммунных клетках – макрофагах. С использованием флуоресцентных методов впервые проведено широкое комплексное исследование механизмов генерации и регуляции Ca2+-сигналов в перитонеальных макрофагах крысы. Показано участие многих сигнальных систем в генерации и поддержании Са2+-ответов, вызываемых разнообразными агентами. Изучается взаимосвязь и взаимовлияние процессов Са2+-сигнализации с другими универсальными регуляторными системами клетки. Так, показано влияние редокс-регулирующих агентов, например, дисульфидсодержащих иммуномодуляторов глутоксима и моликсана, на внутриклеточную концентрацию Са2+. Предложена комплексная модель редокс-регуляции процессов Са2+-сигнализации в макрофагах. В настоящее время особое внимание уделяется изучению участия уникальных молекулярных шаперонов, рецепторов сигма-1, в регуляции Са2+-ответов в макрофагах. Показано, что лиганды сигма-1 рецепторов, являющиеся лекарственными средствами, такими как нейролептики, антидепрессанты, анальгетики и противосудорожные препараты, модулируют Са2+-сигналы в макрофагах, либо сами вызывают увеличение внутриклеточной концентрации Са2+. Многие данные, полученные на кафедре, имеют практическое значение для медицины и фармакологии, поскольку уточняют тонкие клеточные и молекулярные механизмы действия лекарственных средств, а также дают рекомендации по целесообразности совместного применения исследованных препаратов в клинической практике. |
Избранные публикации по теме:
| |
2.Исследование механизмов регуляции трансэпителиального транспорта ионов и активности ионных каналов.
Впервые получены данные о чувствительности транспорта Na+ в коже лягушки к изменению окислительно-восстановительного статуса клетки. Показано, что транспорт Na+ в эпителии кожи лягушки представляет собой сложную, многокомпонентную систему, в работе которой принимают участие различные Na+ - транспортирующие белки и сигнальные каскады, локализованные в различных мембранах клетки, которые являются мишенью для действия внутри - и внеклеточных окисляющих и восстанавливающих агентов. В настоящее время исследования сфокусированы на выявлении механизмов действия фармакологических препаратов, влияющих на окислительно-восстановительное состояние клетки, на процессы транспорта Na+ и активность ключевых Na+ - транспортирующих белков в эпителии кожи лягушки. Исследования в данной области представляются весьма актуальными, поскольку позволяют не только выяснить механизмы клеточного действия фармакологических агентов, но и вносят большой вклад в понимание редокс-регуляции процессов ионного транспорта. | |
Избранные публикации по теме:
По итогам многолетних научных исследований, проведенных на Кафедре биофизики, опубликованы многочисленные монографии и учебные пособия, которые используются, в том числе, и в учебном процессе. Избранные монографии:
Учебные пособия:
Достижения сотрудников Кафедры биофизики отмечены премиями и почетными званиями:
| |
Все годы своего существования, Кафедра биофизики пользуется несомненным и заслуженным научным авторитетом среди исследовательских и образовательных коллективов как нашей страны, так и ближнего и дальнего зарубежья. Многие годы Кафедра биофизики служила базой для трех Диссертационных советов:
В настоящее время Кафедра ведет активную экспертную деятельность. Ежегодно сотрудники Кафедры выступают в качестве официальных оппонентов и рецензентов кандидатских и докторских диссертаций по ряду специальностей: 1.5.2. – «Биофизика», 1.5.22. – «Клеточная биология», 1.5.5. – «Физиология человека и животных». Сегодня Кафедра биофизики предоставляет руководство и возможности для выполнения кандидатских диссертаций по специальности 1.5.2. – «Биофизика». Сотрудники Кафедры активно участвуют во Всероссийских и международных конференциях. Многие годы являются участниками Съезда Биофизиков России, Съезда Физиологического общества им. И.П. Павлова, Съезда физиологов СНГ, Конгресса федерации европейских биохимических обществ (the FEBS Congress) и многих других научных мероприятий. Сотрудники Кафедры являлись руководителями и исполнителями Грантов РФФИ, Грантов Министерства Образования РФ “Развитие научного потенциала высшей школы”, Грантов СПбГУ, Плановых тем СПбГУ, Договоров на выполнение научно-исследовательских работ.
|
© Биологический факультет СПбГУ, 2006-2011 |