Основные направления исследований

Тематика работ специализации не ограничена исследованиями микроорганизмов, а охватывает широкий круг проблем. К кафедре генетики и биотехнологии относятся лаборатории физиологической генетики и биохимической генетики. Многие исследования осуществляются на базе других лабораторий СПбГУ и организаций-партнеров: ИОГен РАН и ВНИИСХМ: 

• Лаборатория физиологической генетики, кафедра генетики и биотехнологии СПбГУ

Зав. лабораторией - проф. С.Г. Инге-Вечтомов

Терминация трансляции и механизмы её регуляции.

Взаимодействие шаперонов с прионами и амилоидами.

Структура амилоидных и прионных агрегатов.

Поиск новых амилоидов человека и описание взаимодействий между ними.

• Лаборатория биохимической генетики, кафедра генетики и биотехнологии СПбГУ

Зав. лабораторией - проф. М.В. Падкина

Изучение координированной регуляции экспрессии генов (модельные объекты – дрожжи Saccharomyces cerevisiae и Pichia pastoris).

Биотехнология микроорганизмов – синтез различных рекомбинантных белков с использованием дрожжей-продуцентов.

Исследование новых сорбентов нуклеиновых кислот.

Синтез наноструктур из РНК и изучение их свойств.

• Научная лаборатория биологии амилоидов, СПбГУ

Зав. лабораторией – проф. Ю.О. Чернов

Поиск амилоидогенных белков человека и предсказание способности белка формировать амилоиды.

Изучение изменений в белках, которые влияют на возникновение амилоидов.

Выявление факторов среды и физиологических факторов, влияющих на возникновение амилоидов.

Разработка новых подходов к профилактике и терапии амилоидных болезней, основанных на понимании механизма амилоидогенеза.

Лаборатории организаций-партнеров, с которыми ведется научное сотрудничество:

• Лаборатория генетического моделирования болезней человека, ИОГен РАН

Зав. лабораторией - проф. А.П. Галкин 

Идентификация функциональных амилоидов у высших и низших эукариот.

Анализ взаимодействия прионов и амилоидов.

Выявление амилоидов, ассоциированных с закономерной возрастной нейродегенерацией головного мозга человека.

• Лаборатория мутагенеза и генетической токсикологии, ИОГен РАН

Зав. лабораторией – к.б.н. Е.И. Степченкова

Динамика превращения первичных повреждений генетического материала и его наследуемые изменения.

Молекулярные механизмы патологических мутационных взрывов в геноме эукариот.

Механизмы, регулирующие участие ДНК-полимераз в процессе становления мутаций в клетках эукариот.

Роль ферментов метаболизма пуринов в поддержании стабильности генома.

• Лаборатория протеомики надорганизменных систем, ВНИИСХМ

Зав. лабораторией – д.б.н. А.А. Нижников

Изучение молекулярных механизмов вирулентности и патогенеза бактерий.

Разработка алгоритмов и программ для аннотирования особенностей структуры и функций белков.

Функциональная геномика, транскриптомика и протеомика прокариот.

Идентификация и характеристика амилоидных и прионных белков в протеомах прокариот, дрожжей и растений.

Темы ВКР 2020-2021 (в скобках - руководители) 

• Определение сайтов связывания шаперонов с прионной формой белка Sup35 с помощью инсерционного анализа (А.Г. Матвеенко) 

• Эволюционный консерватизм амилоидных свойств нуклеопоринов с FG повторами, (С.А. Бондарев) 

• Проверка амилоидных свойств нуклеопорина Nup58, а также возможности его коагрегации с хантингтином (С.А. Бондарев) 

• Изучение механизмов жизнеспособности нонсенс-мутантов по жизненно-важным генам SUP45 и SUP35 дрожжей Saccharomyces cerevisiae (С.Е. Москаленко)

• Биоинформационный поиск и анализ элементов CRISPR/Cas-систем и филогенетическая оценка последовательностей спейсеров азотфиксирующих симбииотических бактерий рода Sinorhizobium spp (руководитель Г.А. Журавлева, куратор М.Л. Румянцева ВНИИСХМ) 

• Изучение влияния экзосом плазмы периферической крови на олигомеризацию альфа-синуклеина при болезни Паркинсона in vitro (руководитель Г.А. Журавлева, куратор А.К. Емельянов ПИЯФ). 

• Экспрессия гена SNCA и уровень белка альфа-синуклеина в CD45+ клетках крови при синуклеинопатиях (руководитель С.А. Бондарев, куратор А.К. Емельянов ПИЯФ). 

• Генетический контроль переключения ДНК-полимераз на повреждённой и не повреждённой матрицах ДНК (Е.И. Степченкова) Изучение генов полиаминоксидаз у метилотрофных дрожжей Pichia pastoris (А.М. Румянцев) 

• Изучение взаимосвязи транспорта аминокислот и метаболизма метанола у дрожжей Pichia pastoris (А.М. Румянцев) 

• Изучение роли Tor-киназного комплекса в регуляции генов у метилотрофных дрожжей Pichia pastoris (А.М. Румянцев) 

• Метилотрофные дрожжи Pichia pastoris как продуценты метионинбогатых белков (А.М. Румянцев) 

• Изучение механизмов азотной катаболитной репрессии у метилотрофных дрожжей Pichia pastoris (Е.В. Самбук) 

• Анализ агрегации фрагментов белка Vtg Gallus domesticus в дрожжевой модельной системе (А.П. Галкин) 

• Анализ амилоидных свойств дрожжевых прионов [PSI+] и [PIN+] (А.П. Галкин) 

• Анализ амилоидных свойств фрагмента белка MBP крысы в бактериальной системе (А.П. Галкин) 

• Анализ амилоидных свойств белков человека с помощью дрожжевой модели (А.А. Рубель) 

• Выявление участков в прионном домене дрожжевого белка Sup35, ответственных за формирование биоконденсатов (А.А. Рубель) 

• Оценка способности рибосомных белков к агрегации (А.А. Рубель)

Сотрудничество

• СПбГУ, кафедра биофизики физического факультета, Санкт-Петербург 

• СПбГУ, институт химии, Санкт-Петербург 

• Институт Цитологии РАН, Санкт-Петербург 

• Санкт-Петербургский филиал Института Общей Генетики РАН, Санкт-Петербург 

• Институт физиологии им. И.П. Павлова, Санкт-Петербург 

• Всероссийский институт сельскохозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург 

• Университет ИТМО, Санкт-Петербург 

• Академический университет РАН, Санкт-Петербург 

• Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова национального исследовательского центра «Курчатовский институт», Санкт-Петербург 

• Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН, Москва 

• Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Москва 

• Georgia Institute of Technology, Atlanta, USA 

• University of Montpellier, France 

• University of Nebraska Medical Center, Omaha, USA 

Некоторые достижения коллектива специализации последних лет:

В ходе работы специализации впервые были секвенированы геномы штаммов дрожжей Петергофской генетической коллекции U-1A-D1628 и 74-D694. На основании полученных данных были созданы полные сборки геномов этих штаммов хромосомного уровня, а также проведено детальное их сравнение с геномом эталонного штамма дрожжей S288C и осуществлен поиск структурных перестроек. 

Barbitoff Y.A., Matveenko A.G., Matiiv A.B., Maksiutenko E.M., Moskalenko S.E., Drozdova P.B., Polev D.E., Beliavskaia A.Y., Danilov L.G., Predeus A.V., Zhouravleva G.A. Chromosome-level genome assembly and structural variant analysis of two laboratory yeast strains from the Peterhof Genetic Collection lineage, G3: Genes, Genomes, Genetics, 2020.

В рамках исследования молекулярных механизмов, осуществляющих регуляцию активности репликативных и специализированных  неточных ДНК-полимераз, удалось обнаружить новый фактор, инактивация которого приводит к дестабилизации генетического материала на геномном уровне и приводит к повышению частоты диплоидизации клеток дрожжей. В дрожжах S. cerevisiae ген DEF1 отвечает за регуляцию многих клеточных процессов, включая убиквитин-зависимую деградацию белков метаболизма ДНК. В работе удалось выявить новый фенотип мутантов def1Δ, который позволит выявить механизмы возникновения мутаций принципиально различающихся типов – точковых и геномных.

Stepchenkova E.I., Shiriaeva A.A., Pavlov Y.I. Deletion of the DEF1 gene does not confer UV-immutability but frequently leads to self-diploidization in yeast Saccharomyces cerevisiae. DNA Repair. 2018.

Международная группа учёных из ИНЦ РАН, СПбГУ, ВНИИСХМ РАН, Исследовательского центра клеточной биологии Монпелье (Франция) и Национального университета Ла-Платы (Аргентина) исследовала влияние аминокислотных замен на структуру модельных амилоидных фибрилл на основе белка дрожжей Sup35. Использование разнообразных физико-химических методов позволило выявить существенные различия в структуре этих агрегатов, а также показало, как амилоидспецифичный краситель тиофлавин Т, может быть успешно использован для исследования полиморфизма амилоидных фибрилл и выявления даже небольших различий в их структуре. 

A.I. Sulatskaya, S.A. Bondarev, M.I. Sulatsky, N.P. Trubitsina, M.V. Belousov, G.A. Zhouravleva, M.A. Llanos, A.V. Kajava, I.M. Kuznetsova, K.K. Turoverov. 2020. Point mutations affecting yeast prion propagation change the structure of its amyloid fibrils. Journal of Molecular Liquids. 2020.

Впервые была создана новая селективная система на основе вируса М1 дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Интеграция гена вируса под контролем индуцибельного промотора в геном дрожжей приводит к появлению условной летальности. Клетки гибнут, если их поместить в среду для активации промотора. Предложенная селективная система сочетает в себе основные преимущества других методик отбора клеток: возможность применения простых сред без необходимости добавления дорогостоящих антибиотиков и наличие упрощённых методик конструирования экспрессионных кассет и отбора трансформантов.

Музаев Д.М., Румянцев А.М., Аль Шанаа У.Р., Самбук Е.В. Селективная система на основе фрагментов вируса М1 для отбора трансформантов дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Экологическая генетика. 2020.

e-mail

e-mail