Сайт в стадии разработки [Старая версия сайта]
Самый цитируемый биологический институт РФ *

НИИФХБ состоит из 22 отделов, в состав которых входит 33 лаборатории. 5 отделов (изотопного анализа, физических методов исследования, хроматографического анализа, электронной микроскопии и научной информации), наряду с собственной научной работой, осуществляют научно-методическое обслуживание других подразделений НИИФХБ.

В НИИФХБ разрабатываются следующие научные направления: I. Биология клетки и клеточных органелл. II. Биоэнергетика. Фотосинтез. III Математические модели в биологии. IV. Молекулярная вирусология. V. Структура, экспрессия и эволюция генома. VI. Энзимология и биотехнология.

За сорок лет работы сотрудниками НИИФХБ получены многочисленные научные результаты, существенно обогатившие экспериментальную и теоретическую физико-химическую биологию.

Отдел биокинетики, созданный чл.-корр. РАН И.В.Березиным, изучает физико-химические основы биокатализа. Основные результаты достигнуты в изучении специфичности, стереоспецифичности и хемоселективности процессов, составляющих основу инженерной энзимологии (И.В.Березин, Н.Ф.Казанская, К.Мартинек, С.Д.Варфоломеев). Разработаны методы стабилизации ферментов с целью превращения их в технологичные катализаторы (А.М.Клибанов, А.А.Клесов, В.К.Швядас) Созданы и внедрены в медицинскую промышленность первые в стране процессы на основе иммобилизованных ферментов, разработаны научные основы конверсии энергии биокаталитическими системами, открыто явление биоэлектрокатализа. Исследован биосинтез и регуляторная роль простагландинов и лейкотриенов в животной клетке (А.Т.Варфоломеева). Сформулирована и экспериментально доказана получившая широкое признание теория стабилизации сложных полиферментных систем функционирования (В.Н.Лузиков).

Отдел биохимии вирусов растений. Сотрудники отдела заняты исследованием строения геномов вирусов растений, механизмов вирусной инфекции и разработкой методов диагностики вирусных заболеваний растений. В отделе определена первичная структура нескольких экономически важных вирусов растений (Ю.А.Морозов, А.А.Аграновский). На ее основе идентифицированы гены многих вирусных белков и определена стратегия их экспрессии. Разработаны оригинальные методы генетической инженерии на уровне вирусных РНК (Н.П.Родионова). Сформулирована концепция транспорта вирусных геномов из одной растительной клетки в другую при помощи специфических транспортных белков (И.Г.Атабеков), которые были затем идентифицированы для ряда вирусов (Ю.Л.Дорохов). Впервые для вирусов растений обнаружено явление внутренней инициации трансляции (Ю.Л.Дорохов, М.В.Скулачев). Получены трансгенные растения картофеля, устойчивые к некоторым вирусам. Созданы и внедрены в практику диагностические средства для определения наиболее опасных вирусов сельскохозяйственных растений.

Отдел биохимии животной клетки, созданный академиком С.Е.Севериным, изучает фундаментальные основы энзимологии, используя широкий спектр биохимических и молекулярно-биологических методов. Сотрудниками отдела выяснены основные принципы функционирования ключевых ферментов энергетического обмена - дегидрогеназ (Н.К.Наградова, В.И.Муронец) и транскетолаз (Г.А.Кочетов) и определена роль белок-белковых взаимодействий в регуляции их активности.

Отдел биоэнергетики. Сотрудниками отдела сделан ряд фундаментальных открытий, существенно повлиявших на развитие современных представлений о механизмах преобразования энергии в биологических мембранах. Обнаружение электрического потенциала на мембранах митохондрий, хлоропластов и хроматофоров, а также на цитоплазматической мембране бактерий (В.П.Скулачев, А.Ф.Ясайтис совместно с Е.А.Либерманом) явилось экспериментальным доказательством хемиосмотической гипотезы П.Митчела, отмеченной затем Нобелевской премией. Обнаружено, что протяженные митохондрии способны функционировать в качестве внутриклеточного кабеля (Д.Б.Зоров, Л.Е.Бакеева сов. с Ю.С.Ченцовым). Открыты и изучены генераторы натриевого потенциала (П.А.Дибров). На основании анализа протонного и натриевого циклов сформулирована общая концепция мембранной энергетики живых систем (В.П.Скулачев). Сформулирована гипотеза о существовании специальных механизмов самоликвидации сложных биологических систем (от органелл до организма), включающихся, если функционирование этих систем отклоняется от заданной генетической программы (В.П.Скулачев).

Отдел взаимодействия вирусов с клеткой изучает разные аспекты репродукции РНК-содержащих вирусов и их поведения в клетках хозяина. Впервые разработана эффективная бесклеточная система, осуществляющая синтез и процессинг белков пикорнавирусов, с помощью которой выявлены ключевые факторы регуляции трансляции генома этих вирусов (В.И.Агол, Ю.В.Свиткин, Т.В.Пестова). Охарактеризована структура регуляторных элементов, отвечающих за репликацию генома полиовируса и др. энтеровирусов. Прямыми биохимическими методами доказано существование межмолекулярной рекомбинации между РНК-геномами вирусов (В.И.Агол). Показано, что вирус полиомиелита способен, с одной стороны, включать механизм программированной клеточной смерти (апоптоза), а с другой – может апоптоз предотвращать. Охарактеризованы геномы циркулирующих на территории бывшего СССР штаммов полиовируса, выделенных от больных полиомиелитом, выяснены маршруты их циркуляции (Г.Ю.Липская).

Отдел математических методов в биологии, созданный академиком РАН И.М.Гельфандом, уникален тем, что в нем работают бок о бок сильные математики и биологи. Отдел ведет исследования в области теоретической математики, биологии нормальной и опухолевой клетки, межклеточных взаимодействий, медицинской информатики и биоинформатики. Открыты молекулярные механизмы стабилизации направленного движения клетки. Выяснены многие аспекты функционирования цитоскелета (Ю.М.Васильев, А.Д.Бершадский, А.Я.Дунина-Барковская, О.Ю.Иванова, О.Ю.Плетюшкина). Сформулированы и экспериментально обоснованы представления о роли межклеточных взаимодействий в протекании основных тканевых процессов и в передаче энергии от клетки к клетке (Л.В.Чайлахян, Т.В.Потапова). Разработаны методы структурной организации данных клинической медицины, которые применяются в лечебной практике (М.Л.Извекова). Предложены оригинальные алгоритмы для решения задач биоинформатики (А. Леонтович, А.В.Алексеевский).

Отдел молекулярных основ онтогенеза. Основное направление работы отдела – расшифровка молекулярных основ регуляции активности генов, клеточной дифференцировки и онтогенеза, а также изучение механизма топогенеза белков. Общепризнаны в мире работы отдела, доказавшие, что метилирование ДНК играет исключительно важную роль в регуляции экспрессии генов, репликации генома и клеточного цикла (Б.Ф.Ванюшин, А.Л.Мазин, Я.Л.Бурьянов, М.Д.Кирнос, Г.И.Кирьянов). Выявлены молекулярные основы этого процесса. Охарактеризованы ДНК-метилтрансферазы многих организмов. Показано, что искажение и нарушение характера метилирования генов может быть первопричиной рака. Открыт апоптоз у растений пшеницы, изучены механизмы его контроля. Разрабатываются методы создания трансгенных организмов с направленным изменением метаболизма. В ходе этой работы созданы генно-инженерные системы, превращающие холестерин в прегненолон – исходное соединение для синтеза стероидных гормонов (В.Н.Лузиков, Л.А.Новикова, И.Е.Ковалева).

Отдел молекулярной иммунологии работает в области молекулярной онкологии. Изучены регуляция экспрессии и физиологическая роль цитокинов семейства фактора некроза опухолей, а также механизм их участия в передаче клеточных сигналов и органогенезе. Ведется систематический поиск новых раковых антигенов для диагностики онкологических заболеваний и с целью создания антираковых вакцин (С.А.Недоспасов, Д.В.Купраш).

Отдел молекулярной энергетики микроорганизмов. Сотрудники отдела исследуют физиологические и биохимические аспекты процессов энергообеспечения у различных аэробных и анаэробных прокариот. Создан прямой метод измерения электрического потенциала мембранными белками (Л.А.Драчев) и с его помощью описаны отдельные стадии генерации протонного потенциала бактериородопсином и хлорофилл-белковыми комплексами (Л.А.Драчев, А.Д.Каулен, А.Ю.Семенов, М.Д. Мамедов). Сделан фундаментальный вклад в расшифровку механизма функционирования важнейшего фермента цитохромоксидазы (А.А.Константинов). Изучено не протонное сопряжение дыхания и фосфорилирования у ряда бактерий. Исследуется механизм дыхательной защиты нитрогеназного комплекса у азотобактера (А.В.Богачев, Ю.В.Берцова).

Отдел сигнальных систем клетки изучает молекулярные механизмы зрения и некоторые проблемы злокачественной трансформации клеток. Открыт новый зрительный белок рековерин – кальциевый сенсор фосфорилирования зрительного пигмента родопсина (П.П.Филиппов, А.М.Дижур, В.Ю.Аршавский, И.И.Сенин). Продемонстрировано присутствие аутоантител против рековерина в сыворотке крови больных мелкоклеточной карциномой легких, что открывает возможность для ранней диагностики рака легких (П.П.Филиппов, А.М.Бажин). В сетчатке глаза позвоночных животных открыты аннексины.

Отдел фотобиофизики исследует первичные фотофизические процессы в фотосинтетических светособирающих антеннах и реакционных центрах. Сформулирована концепция жесткой оптимизации структуры фотосинтетической антенны по функциональному критерию (З.Г.Фетисова), позволившая определить теоретически основные принципы организации оптимальных модельных светособирающих систем (З.Г.Фетисова, Л.В.Шибаева), а целенаправленный поиск найденных принципов в структурах in vivo привел к открытию некоторых из них в природных антеннах : Прямыми биофизическими методами продемонстрирован дальний молекулярный порядок в светособирающих антеннах зеленых бактерий как ключевой принцип их организации, необходимый для оптимизации структуры (З.Г.Фетисова совместно с А.М.Фрейбергом и К.Э.Тимпманом). Открыта предсказанная теоретически строгая ориентационная упорядоченность диполей светособирающих пигментов в хлоросомной антенне зеленых бактерий, содержащей десятки тысяч молекул пигмента (З.Г.Фетисова, С.Г.Харченко совместно с И.А. Абдурахмановым). Открыта предсказанная теоретически вариабельность размера единичного строительного блока светособирающей антенны, контролируемая интенсивностью света, как эффективная стратегия выживания организмов в широком диапазоне интенсивностей света (З.Г.Фетисова, А.Г.Яковлев, А.С.Таисова). Предсказана пространственная структура бактериальных реакционных центров (впоследствии подтвержденная рентгеноструктурным анализом, выполненным зарубежными учеными) (В.А.Шувалов), и раскрыт механизм первичного акта преобразования энергии света в энергию разделенных зарядов. Выдвинут принцип электрон-ядерного сопряжения при первичном преобразовании энергии в реакционных центрах (В.А.Шувалов, А.Г.Яковлев, А.М.Стрельцов совместно с А.Я.Шкуропатовым).

Отдел фотосинтеза и флуоресцентных методов исследований, созданный проф. А.Ю. Борисовым, изучает разные аспекты процесса запасания энергии света, поглощенного различными фотосинтезирующими организмами. Разработаны оригинальные методы измерения эффективности (А.Ю.Борисов) и времени передачи энергии поглощенного света от молекул антенны к реакционным центрам (А.Ю.Борисов, В.И.Годик), позволившие показать высокую эффективность (более 90%) этого ключевого процесса фотосинтеза, осуществляемого в пикосекундном диапазоне времен (А.Ю.Борисов, В.И.Годик, М.Д. Ильина, Е.Л.Барский, В.Д.Самуилов). Отдел ведет исследования в области теоретического описания первичных процессов фотосинтеза в пурпурных бактериях (А.Ю.Борисов, В.И.Новодережкин, Т.В.Драчева, А.П.Разживин).

Отдел функциональной биохимии биополимеров был организован крупным российским биохимиком чл.-корр. РАН Б.Ф.Поглазовым для объединения усилий нескольких групп, занимающихся изучением строения и функций ряда белков и их ассоциатов. Был описан процесс самосборки нескольких структурных элементов бактериофагов (Б.Ф.Поглазов, В.В.Месянжинов). Детально изучена структура бактериальных жгутиков как двигательной органеллы прокариот (А.Л.Метлина). Разработаны новые подходы к изучению структурных перестроек в мышечных белках, лежащие в основе их функционирования (Д.И.Левицкий). Выяснен механизм процессинга и мобилизации запасных белков растений. Подробно охарактеризованы многие ингибиторы растительных протеаз и установлена их роль в защите растений от патогенов (М.А.Белозерский, Я.Е. Дунаевский). Открыта АТФазная активность кинезина, ассоциированного с микротрубочками (В.И.Гельфанд). Исследованы другие важные белки цитоскелета (Е.С.Надеждина).

Отдел химии белка, созданный проф. С.М.Аваевой. Основные направления работы - изучение физико-химическими и генно-инженерными методами механизма переноса фосфорильной группы, а также химический синтез аналогов природных полимеров направленного действия. Определена пространственная структура неорганической пирофосфатазы и около 20 ее мутантных форм. Установлен механизм действия этого фермента (С.М.Аваева, Т.И.Назарова, С.А.Курилова). Сформулирована и экспериментально обоснована концепция, согласно которой в олигомерной структуре пирофосфатазы субъединицы пронизаны единой системой нековалентных взаимодействий, перестройка которых лежит в основе регуляции ее активности (С.М.Аваева). Детально описан механизм действия мембранной пирофосфатазы, получены ее рекомбинантные формы. Разработаны оригинальные аналитические метода определения фосфатов и пирофосфата (А.А.Байков, В.Н.Кашо). Синтезированы нуклеоаминокислотные аналоги нейропептидов, пептидные аналоги олигонуклеотидов и новые фотоактивируемые реагенты, которые широко используются в молекулярно-биологических исследованиях (Г.А.Коршунова, Н.В.Сумбатян).

Отдел химии и биохимии нуклеопротеидов, созданный академиком РАН А.А.Богдановым. Сотрудники отдела изучают механизмы экспрессии генетической информации и нуклеиново-белковых взаимодействий, реализующихся в ходе этих процессов. Расшифрована структура нескольких ковалентных соединений вирусных и клеточных ДНК и РНК с белками (А.А.Богданов, Ю.Ф.Дрыгин, А.Б.Вартапетян). Для рибосом прокариот продемонстрирована компактная укладка рРНК как важный принцип их организации (А.М.Копылов, А.П.Потапов). Разработан метод иммунной электронной микроскопии рРНК (И.Н.Шатский совместно с В.Д.Васильевым), который в сочетании с методами сайт-направленного ковалентного сшивания позволил определить расположение на рибосоме и детально описать ее декодирующий центр, положение мРНК и 5S рРНК (А.А.Богданов, И.Н.Шатский, А.Г.Евстафьева, О.А.Донцова, П.В.Сергеев). Исследованы механизмы и факторы инициации ( в т.ч. внутренней) трансляции некоторых вирусных и клеточных РНК (И.Н.Шатский сов. с Т.В.Пестовой). Продемонстрирована важная функциональная роль ядерного белка протимозина-альфа в регуляции генной активности и при апоптозе (А.Б.Вартапетян, А.Г.Евстафьева, Н.В.Чичкова, Ю.П.Рубцов).

Отдел химии нуклеиновых кислот, созданный крупным российским химиком-биооргаником проф. З.А.Шабаровой. Отдел изучает механизмы протекания химических реакций в двутяжевых ДНК, РНК и НК-белковых комплексах. Развиты методы твердофазного синтеза олигонуклеотидов (З.А.Шабарова, В.К.Потапов, Т.С.Орецкая), методы введения химически активных групп в углеводофосфатный остов одно- двухспиральных нуклеиновых кислот (Т.С.Орецкая, М.Г.Ивановская, Е.А.Романова), методы зондирования предварительно активированными ДНК- РНК-дуплексами активных центров ферментов (М.Б.Готтих,Е.А.Кубарева), методы синтеза потенциальных антисенсовых агентов (В.Г.Метелев). Изучена структурная специфичность и механизм действия нескольких ферментов нуклеинового обмена – рестриктаз, метилтрансфераз, ферментов репарации ДНК, ретровирусных интеграз (Е.С.Громова, Е.А.Кубарева, М.Б.Готтих)

Отдел хроматографичеакого анализа. Сотрудниками отдела разработан метод тритиевой планиграфии для изучения пространнственной структуры макромолекул и надмолекулярных комплексов (Л.А.Баратова, А.Л.Ксенофонтов, Н.В.Федорова сов. с Институтом химической физики им. Н.Н.Семенова РАН). Этим методом изучено строение ряда белков в составе вирусов растений и вируса гриппа. Изучена организация оперонов рРНК у архебактерий (А.С.Манькин). Описаны механизмы регуляции адгезии клеток (Л.Б.Марголис, С.И.Галкина).

Отдел эволюционной биохимии. Отдел использует новейшие методы молекулярной биологии для решения проблем филогенетики и систематики организмов. В отделе зародилось новое направление в биологической систематике – геносистематика (А.С.Антонов, Б.М.Медников). Разработаны подходы к решению проблемы равномасштабности таксонов в разных группах организмов. Реконструирована эволюционная история высших растений (А.С.Антонов, А.В.Троицкий), что внесло важный вклад в их систематику. Решен ряд важных вопросов, относящихся к начальным этапам эволюции животных (Н.Б.Петров, В.В.Алешин). Прямое практическое значение имели работы по изучению процессов микроэволюции промысловых рыб (Б.М.Медников).

Отдел электронной микроскопии. Сотрудники отдела изучают высшие уровни организации хромосом животных и растений, биогенез митохондрий и организацию цитоскелета. Развита и экспериментально обоснована концепция дискретной структуры хромосом эукариот, согласно которой митотические и интерфазные хромосомы состоят из иерархически организованных надмолекулрных комплексов – нуклеомеров, хромомеров и хромонем (Ю.С.Ченцов, В.Ю.Поляков, О.В.Зацепина сов. с Г.И.Кирьяновым). Исследован процесс ассоциации митотических хромосом с ядерной оболочкой (И.И.Киреев). Показана важная роль элементов актинового цитоскелета в делении и сегрегации митохондрий (В.Ю.Поляков, Д.Файс). Исследована динамика ядрышковых белков в процессе биогенеза рибосом (О.В.Зацепина).