Лаборатория биолюминесцентных и экологических технологий

20.03.2020 г.

Лаоратория Франк.jpg

Лаборатория создана в конце 2018 года в рамках реализации национального проекта "Наука". Основные задачи лаборатории связаны с получением и изучением свойств целентеразин-зависимых биолюминесцентных белков – люцифераз и фотопротеинов, а также их генетических и химических производных и разработкой методов анализа на их основе для применения в биомедицине и экологии.

В состав лаборатории входит 11 сотрудников, в том числе заведующий лабораторией, 3 с.н.с., 6 м.н.с., 1 инженер, среди них 1 доктор наук, 3 кандидата наук, 3 аспиранта. Средний возраст сотрудников лаборатории 36 лет.

Основные направления

Получение бифункциональных коньюгатов люцифераз с различными биоспецифическими молекулами (полипептидами, олигонуклеотидами, гаптенами и пр.) и исследование их свойств как репортеров в молекулярном анализе.
Разработка дизайна аналитических систем на основе биолюминесцентных репортеров для выявления диагностических важных мишеней (онкомаркеров, инфекционных агентов, однонуклеотидных полиморфизмов и пр.).
Испытание предложенных систем с использованием модельных, клинических и природных образцов.
Исследование устойчивости покоящихся стадий ветвистоусых ракообразных к действию различных токсикантов.
Состав диатомовых водорослей и длинноцепочечных алкенонов в донных отложениях озер Средней Сибири, а также их динамика как палео-индикаторы климатических изменений.
Разработка биотестов на основе водных и наземных растений для контактного биотестирование донных отложений и почв. Оценка чувствительности индикаторных параметров растений к качеству ДО и почв. В качестве индикаторных видов используются погруженные макрофиты родов Elodea и Myriophyllum, а также семена дикорастущих злаков.

Основные достижения

Разработаны способы получения биолюминесцентных меток химическим коньюгированием и генетическим фьюзингом целентеразин-зависимых люцифераз с рядом биоспецифических молекул
Разработан и испытан на значительном количестве клинических образцов способ выявления однонуклеотидных полиморфизмов биолюминесцентным анализом на основе двухволновой детекции
На основе биолюминесцентного репортера и РНК-аптамерной сенсорики разработан способ выявления патогенных анти-ОБМ антител, ассоциированных с развитием рассеянного склероза
Для получения аптамеров биоспецифичных к целевой мишени предложен подход на основе биолюминесцентного сигнала, позволяющий отслеживать эффективность селекса, оценивать аффинность отобранных аптамеров и их относительную локализацию на молекуле-мишени.
В лабораторных экспериментах определены критические дозы облучения и концентрации тяжелых металлов, при которых наблюдаются острые (эффективность реактивации яиц) и хронические (изменения в жизненном цикле и популяционных характеристиках) эффекты воздействия токсикантов на покоящиеся яйца.
Обнаружено, что в кернах донных отложений озер Учум и Шира количественный и качественный составы длинноцепочечных алкенонов значительно варьируют, что может быть отражением изменений в экосистемах озер в позднем голоцене.
Проанализированы распределения створок диатомей в донных отложениях оз. Заповедное (Эвенкия, заповедник «Тунгусский») в период до 2000 лет назад. Выявлены периоды с различным видовым составом, что свидетельствует о климатических и гидрологических изменениях на данном временном интервале.

Методы исследований

Методы генетической инженерии (ПЦР, клонирование, конструирование мутантных и гибридных вариантов генов)
Стандартные методы биохимии для получения и изучения свойств рекомбинантных белков, все виды хроматографии, гель-электрофореза, спектроскопии.
Микробиологические методы: культивирование биомассы рекомбинантных бактерий, дезинтегрирование клеток и фракционирование полученных экстрактов
Микроскопия, различные виды
Генетический анализ видового состава.
Химический анализ

Публикации

1. Bashmakova E.E., Krasitskaya V.V., Zamay G.S., Zamay T.N., Frank L.A. Bioluminescent aptamer-based solid-phase microassay to detect lung tumor cells in plasma. Talanta. 2019. 199: 674 – 678 https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.03.030

2. Krasitskaya V.V., Chaukina V.V., Abroskina M.V., Vorobyeva M.A. Ilminskaya A.A. Prokopenko S.V., Nevinsky G.A., Venyaminova A.G., Frank L.A.. Bioluminescent aptamer-based sandwich-type assay of anti-MBP autoantibodies associated with multiple sclerosis. Anal. Chim. Acta. 2019. 1064:112 – 118 https://doi.org/10.1016/j.aca.2019.03.015

3. Frank L.A., Bashmakova E.E., Goncharova N.S., Krasitskaya V.V. Bioluminescent binding microassay using aptamers as biospecific elements. J. Sib. Fed. Univ. Biol., 2019, 12(3), 244 - 252. DOI: 10.17516/1997-1389-0298.

4. Лопатина Т.С., Александрова Ю.В., Анищенко О.В., Грибовская И.В., Оськина Н.А., Зотина Т.А., Задереев Е.С. (2020) Влияние растворов противогололёдной смеси на Moina macrocopa и Allium cepa в биотестовом эксперименте // Вестник Томского государственного университета. Биология. 51: 162-178. doi: 10.17223/19988591/51/9

5. Krasitskaya V.V., Goncharova N.S., Biriukov V.V., Bashmakova E.E., Kabilov M.R., Baykov I.K., Sokolov A.E., Frank L.A. The Ca2+-regulated photoprotein obelin as a tool for SELEX monitoring and DNA aptamer affinity evaluation // Photochemistry & Photobiology, 2020, 96:1041–1046 DOI: 10.1111/php.13274

6. Кудрявцев А.Н., Буракова Л.П., Баринова К.А., Франк Л.А. Тест-система для выявления вируса клещевого энцефалита биолюминесцентным иммуноанализом // Журн. Сиб. федер. ун-та. Биология, 2020. 13(3). С. 310-321. DOI: 10.17516/1997-1389-0296

7. Zotina T.A., Melgunov M.S., Dementyev D.V., Miroshnichenko L.V., Alexandrova Yu.V. A comparative study of biota and sediments as monitors of plutonium in the Yenisei River (Siberia, Russia). J. Environ. Radioactiv., 2021, 237, 106723. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2021.106723

8. Zotina T.A., Dementyev D.V., Alexandrova Yu.V. Long-term trends and speciation of artificial radionuclides in two submerged macrophytes of the Yenisei River: a comparative study of Potamogeton lucens and Fontinalis antipyretica. J. Environ. Radioactiv, 2021, 227, 106461. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106461

9. Stolyar S.V., Krasitskaya V.V., Frank L.A., Yaroslavtsev R.N., Chekanova L.A., Gerasimova Y.V., Volochaev M.N., Bairmani M.Sh., Velikanov D.A. Polysaccharide-coated iron oxide nanoparticles: Synthesis, properties, surface modification. Materials Letters 2021. 284:128920 https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.128920

Патенты

1. Патент РФ № 2716409. В.В Красицкая, Н.С. Гончарова, Л.А. Франк. ДНК-аптамеры, связывающие сердечный тропонин I человека. Опубликовано: 11.03.2020. Бюл .№8

2. Патент РФ №2728652. Е.Е. Башмакова, А.Н. Кудрявцев, Л.А. Франк. Рекомбинантная плазмидная ДНК pET19b-SAV, обеспечивающая синтез полноразмерного белка стрептавидина Streptomyces avidinii, штамм бактерий Escherichia coli - продуцент растворимого полноразмерного белка стрептавидина Streptomyces avidinii. Опубликовано: 30.07.2020. Бюл. № 22