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

Отдел физических методов измерений

Отдел физических методов измерений (ранее – отдел седиментацинного анализа) организован в 1965 г. Первым руководителем отдела был д.б.н. В.Я. Черняк, с 1993 г. по 2008 г. – к.ф-м.н. В.А. Драчев, с 2008 г. по настоящее время его возглавляет к.б.н. В.Н. Орлов.

Основные направления исследований

Отдел специализируется на технической и научно-методической работе в области физических и физико-химических методов исследования биомолекул, а именно:

Кроме того, сотрудники отдела ведут самостоятельные научно-методические исследования по основным направлениям:

  • Изучение структурных особенностей спиральных вирусов растений
  • Изучение влияния полиэлектролитов на агрегацию белков
  • Исследование свойств, структуры и механизма функционирования вирусных шаперонинов (совместно с лабораторией молекулярной биоинженерии ИБХ РАН).

Основные научные достижения

Исследована структура белка оболочки X-вируса картофеля в свободном виде и в составе вириона. Обнаружено, что его свободные субъединицы обладают фиксированной, но нестабильной третичной структурой, разрушение которой происходит уже при 33°С. Стабильность субъединиц белка оболочки X-вируса картофеля в составе вириона значительно выше за счет возникновения белок-белковых и РНК-белковых взаимодействий как гидрофобной, так и электростатической природы. Предложена модель структуры белка оболочки в составе вириона, объясняющая высокую лабильность третичной структуры свободного белка и структурные превращения, претерпеваемые им в составе вириона [Nemykh et al., 2008, Virology; Dobrov et al., 2007, Mol. Biol. (Mosk)].

Изучено действие детергентов на процесс аморфной агрегации белка оболочки вируса табачной мозаики. Показано, что катионный (ЦТАБ) и неионогенный (Тритон X-100) детергенты индуцируют аморфную агрегацию белка оболочки, причем в первом случае агрегации подвергаются, по-видимому, нативные молекулы белка, а во втором – частично денатурированные. Анионный детергент SDS, напротив, не вызывает агрегации ни при каких исследованных условиях [Panyukov et al., 2006, Int. J. Biochem. Cell. Biol.; Panyukov et al., 2008, Macromol. Biosci.].

Предложен кинетический подход к анализу термограмм необратимо денатурирующих объектов, полученных методом дифференциальной сканирующей микрокалориметрии (ДСК). На примере креатинкиназы из скелетных мышц кролика проведен анализ кривых теплопоглощения, предложен механизм их денатурации и найдены кинетические параметры соответствующих стадий [Kurganov et al. 2000, Biochemistry; Lyubarev et al. 1999, Biophys. Chem.; Lyubarev et al. 1998, Biophys. Chem.].

Исследовано влияние кофакторов и специфических лигандов на тепловую денатурацию различных ферментов и показано, что такие взаимодействия приводят к значительным конформационным перестройкам в белковых молекулах, что отражается на характере их термоденатурации. Изучены конформационные перестройки в изолированной головке молекулы миозина (субфрагмент 1 миозина, S1) при моделировании различных промежуточных состояний АТФазной реакции миозина. Предложен новый калориметрический тест для анализа конформационных изменений, происходящих в миозиновых головках в процессе АТФазной реакции [Levashov et al., 1999, BBA; Kaspieva et al. 2001, FEBS Lett.; Golitsina et al. 1996, J. Muscle Res. Cell Motil.; Levitsky et al. 1995, Biophys J.; Nikolaeva et al. 2002, Eur. J. Biochem.].

На примере мышечных белков (субфрагмент 1 миозина, тропомиозин, актин) показано, что ДСК позволяет эффективно регистрировать структурные изменения, происходящие в результате белок-белковых взаимодействий. Показана роль белок-белковых и РНК-белковых взаимодействий в стабилизации структуры вируса табачной мозаики [Levitsky et al. 2000, Eur. J. Biochem.; Levitsky et al. 1998, Biochemistry (Moscow); Orlov et al. 1998, FEBS Lett.].

Исследована взаимосвязь между тепловой денатурацией белка и его макроскопической агрегацией на примере белка оболочки вируса табачной мозаики. Обнаружено, что кинетический механизм агрегации меняется в зависимости от концентрации белка [Orlov et al. 2001, Biochemistry (Moscow); Kurganov et al. 2002, Biochemistry (Moscow); Arutyunyan et al. 2001, Biochemistry (Moscow); Rafikova et al. 2003, Int. J. Biochem. Cell. Biol.].

Впервые предложен и осуществлен лазерный метод юстировки интерференционной оптической системы, а также определена верхняя граница допустимой в этом случае скорости при использовании в аналитической ультрацентрифуге. Разработан и систематически используется оригинальный "всескоростной" метод седиментационного равновесия. [Drachev et al. 1979, Nauchnye Dokl. Vyss. Shkoly Biol. Nauki; Chernyak et al. 1975, BBRC; Chernyak et al. 1982, Anal. Biochem.].

Создана оригинальная спектрофотометрическая кювета для исследования ферментативных реакций под высоким гидростатическим давлением. Исследована кинетика реакции, катализируемой лактатдегидрогеназой из мышц кролика, при давлении 1 кБар. [Chernyak et al. 1984, FEBS Lett.].

По результатам исследований опубликовано свыше 150 научных работ в отечественных и международных научных журналах.

Участие в научно-исследовательских проектах и грантовая поддержка

В настоящее время, сотрудники отдела активно участвуют в выполнении грантов РФФИ:

  • 12-04-01472-а (Физико-химические характеристики гордеивирусов и их изолированных белков оболочки)

  • 11-04-01350-а (Роль взаимодействий между амилоидогенными белками в развитии нейродегенеративных заболеваний)

  • 12-04-91330-ННИО_а (Cравнительный анализ роли сульфатирования и фосфорилирования в регуляции белок-белковых взаимодействий с использованием биоинформационных и экспериментальных подходов)

  • 11-04-00935-а (Вирусные шаперонины: структура, свойства и механизм функционирования).

Педагогическая работа

Студенты и аспиранты в 2012 году:

  • Павел Семенюк, аспирант факультета биоинженерии и биоинформатики, 2010 – 2013

  • Дмитрий Абашкин, студент 2 курса факультета биоинженерии и биоинформатики

Кроме того, в отделе проводится практикум для студентов кафедры вирусологии биологического факультета МГУ, а в 2011 году был проведен практикум для участников программы «RECESS-System Biology», финансируемой РФФИ и ДФГ (Германия).

Для ознакомления с методами дифференциальной сканирующей и изотермической титрационной калориметрии в отделе написаны методические указания.

За время существования отдела в нем были подготовлены и успешно защищены 6 кандидатских и одна докторская диссертация.

Все сотрудники отдела

Штатные сотрудники

Все статьи
  1. Nesterenko A.M., Orlov E.E., Ermakova G.V., Ivanov I.A., Semenyuk P.I., Orlov V.N., Martynova N.Y., Zaraisky A.G. (2015) Affinity of the heparin binding motif of Noggin1 to heparan sulfate and its visualization in the embryonic tissues. Biochem. Biophys. Res. Commun., 468 (1): 331-336. >>

  2. Anashkin V.A., Salminen A., Tuominen H.K., Orlov V.N., Lahti R., Baykov A.A. (2015) Cystathionine beta-Synthase (CBS) Domain-containing Pyrophosphatase as a Target for Diadenosine Polyphosphates in Bacteria. J. Biol. Chem., 290 (46): 27594-27603. >>

  3. Love A.J., Makarov V.V., Sinitsyna O.V., Shaw J., Yaminsky I.V., Kalinina N.O., Taliansky M.E. (2015) A Genetically Modified Tobacco Mosaic Virus that can Produce Gold Nanoparticles from a Metal Salt Precursor. Front. Plant Sci., 6: . >>

  4. Clare D.K., Pechnikova E.V., Skurat E.V., Makarov V.V., Sokolova O.S., Solovyev A.G., Orlova E.V. (2015) Novel Inter-Subunit Contacts in Barley Stripe Mosaic Virus Revealed by Cryo-Electron Microscopy. Structure, 23 (10): 1815-1826. >>

  5. Makarov V.V., Makarova S.S., Makhotenko A.V., Obraztsova E.A., Kalinina N.O. (2015) In vitro properties of hordeivirus TGB1 protein forming ribonucleoprotein complexes. J. Gen. Virol., 96: 3422-3431. >>

  6. Makshakova O.N., Semenyuk P.I., Kuravsky M.L., Ermakova E.A., Zuev Y.F., Muronetz V.I. (2015) Structural basis for regulation of stability and activity in glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenases. Differential scanning calorimetry and molecular dynamics. J. Struct. Biol., 190 (2): 224-235. >>

  7. Lazarev V.F., Benken K.A., Semenyuk P.I., Sarantseva S.V., Bolshakova O.I., Mikhaylova E.R., Muronetz V.I., Guzhova I.V., Margulis B.A. (2015) GAPDH binders as potential drugs for the therapy of polyglutamine diseases: Design of a new screening assay. FEBS Lett., 589 (5): 581-587. >>

  8. Semenyuk P.I., Orlov V.N., Kurochkina L.P. (2015) Effect of chaperonin encoded by gene 146 on thermal aggregation of lytic proteins of bacteriophage EL Pseudomonas aeruginosa. Biochem.-Moscow, 80 (2): 172-179. >>

  9. Semenyuk P.I., Moiseeva E.V., Stroylova Y.Y., Lotti M., Izumrudov V.A., Muronetz V.I. (2015) Sulfated and sulfonated polymers are able to solubilize efficiently the protein aggregates of different nature. Arch. Biochem. Biophys., 567: 22-29. >>

  10. Chalova A.S., Sudnitsyna M.V., Semenyuk P.I., Orlov V.N., Gusev N.B. (2014) Effect of disulfide crosslinking on thermal transitions and chaperone-like activity of human small heat shock protein HspB1. Cell Stress Chaperones, 19 (6): 963-972. >>

  11. Stroylova Y.Y., Semenyuk P.I., Asriyantz R.A., Gaillard C., Haertle T., Muronetz V.I. (2014) Creation of Catalytically Active Particles From Enzymes Crosslinked with a Natural Bifunctional Agent-Homocysteine Thiolactone. Biopolymers, 101 (9): 975-984. >>

  12. Makarov V.V., Makarova S.S., Love A.J., Sinitsyna O.V., Dudnik A.O., Yaminsky I.V., Taliansky M.E., Kalinina N.O. (2014) Biosynthesis of Stable Iron Oxide Nanoparticles in Aqueous Extracts of Hordeum vulgare and Rumex acetosa Plants. Langmuir, 30 (20): 5982-5988. >>

  13. Dobrov E.N., Nikitin N.A., Trifonova E.A., Parshina E.Y., Makarov V.V., Maksimov G.V., Karpova O.V., Atabekov J.G. (2014) beta-structure of the coat protein subunits in spherical particles generated by tobacco mosaic virus thermal denaturation. J. Biomol. Struct. Dyn., 32 (5): 701-708. >>

  14. Semenyuk P.I., Muronetz V.I., Haertle T., Izumrudov V.A. (2013) Effect of poly(phosphate) anions on glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase structure and thermal aggregation: comparison with influence of poly(sulfoanions). Biochim. Biophys. Acta-Gen. Subj., 1830 (10): 4800-4805. >>

  15. Ksenofontov A.L., Paalme V., Arutyunyan A.M., Semenyuk P.I., Fedorova N.V., Rumvolt R., Baratova L.A., Jarvekulg L., Dobrov E.N. (2013) Partially Disordered Structure in Intravirus Coat Protein of Potyvirus Potato Virus A. PLoS One, 8 (7): . >>

  16. Makarov V.V., Skurat E.V., Semenyuk P.I., Abashkin D.A., Kalinina N.O., Arutyunyan A.M., Solovyev A.G., Dobrov E.N. (2013) Structural Lability of Barley Stripe Mosaic Virus Virions. PLoS One, 8 (4): . >>

  17. Volkov D.S., Semenyuk P.I., Korobov M.V., Proskurnin M.A. (2012) Quantification of nanodiamonds in aqueous solutions by spectrophotometry and thermal lens spectrometry. J. Anal. Chem., 67 (10): 842-850. >>

  18. Kurochkina L.P., Semenyuk P.I., Orlov V.N., Robben J., Sykilinda N.N., Mesyanzhinov V.V. (2012) Expression and Functional Characterization of the First Bacteriophage-Encoded Chaperonin. J. Virol., 86 (18): 10103-10111. >>

  19. Makarov V.V., Iconnikova A.Y., Guseinov M.A., Vishnichenko V.K., Kalinina N.O. (2012) In vitro phosphorylation of the N-terminal half of hordeivirus movement protein. Biochem.-Moscow, 77 (9): 1072-1081. >>

  20. Eroshenko L.V., Marakhovskaya A.S., Vangeli I.M., Semenyuk P.I., Orlov V.N., Yaguzhinsky L.S. (2012) Bronsted Acids Bounded to the Mitochondrial Membranes as a Substrate for ATP Synthase. Dokl. Biochem. Biophys., 444 (1): 158-161. >>

  21. Makarova S.S., Minina E.A., Makarov V.V., Semenyuk P.I., Kopertekh L., Schiemann J., Serebryakova M.V., Erokhina T.N., Solovyev A.G., Morozov S.Y. (2011) Orthologues of a plant-specific At-4/1 gene in the genus Nicotiana and the structural properties of bacterially expressed 4/1 protein. Biochimie, 93 (10): 1770-1778.

  22. Moiseeva V.S., Motovilov K.A., Lobysheva N.V., Orlov V.N., Yaguzhinsky L.S. (2011) The formation of metastable bond between protons and mitoplast surface. Doklady Biochemistry and Biophysics, 438 (1): 127-130.

  23. Davydov D.A., Romanyuk A.V., Rakhnyanskaya A.A., Semenyuk P.I., Orlov V.N., Samoshin V.V., Yaroslavov A.A. (2011) Cationic Polymer Adsorption on Bilayer Membrane Containing Anionic and Cationic Lipids. Colloid Journal, 73 (1): 33-38.

  24. Chernorizov K.A., Elkina J.L., Semenyuk P.I., Svedas V.K., Muronetz V.I. (2010) Novel Inhibitors of Glyceraldehyde-3-phosphate Dehydrogenase: Covalent Modification of NAD-Binding Site by Aromatic Thiols. Biochemistry-Moscow, 75 (12): 1444-1449.

  25. Davydov D.A., Rakhnyanskaya A.A., Orlov V.N., Bychkova A.V., Kovarskii A.L., Yaroslavov A.A. (2010) Complexes of Anionic Liposomes and a Cationic Polymer: Composition, Structure, and Characteristics. Polymer Science Series A, 52 (7): 693-703.

  26. Makarov V.V., Obraztsova E.A., Solovyev A.G., Morozov S.Y., Taliansky M.E., Yaminsky I.V., Kalinina N.O. (2010) The internal domain of hordeivirus movement protein TGB1 forms in vitro filamentous structures. Biochemistry-Moscow, 75 (6): 752-758.

  27. Maloletkina O.I., Markossian K.A., Asryants R.A., Semenyuk P.I., Makeeva V.F., Kurganov B.I. (2010) Effect of 2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin on thermal inactivation, denaturation and aggregation of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase from rabbit skeletal muscle. International Journal of Biological Macromolecules, 46 (5): 487-492.

  28. Maloletkina O.I., Markossian K.A., Belousova L.V., Kleimenov S.Y., Orlov V.N., Makeeva V.F., Kurganov B.I. (2010) Thermal stability and aggregation of creatine kinase from rabbit skeletal muscle. Effect of 2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin. Biophysical Chemistry, 148 (1): 121-130.

  29. Rakhnyanskaya A.A., Pebalk I.D., Orlov V.N., Gritskova I.A., Prokopov N.I., Yaroslavov A.A. (2010) Controlled Adsorption-Desorption of Cationic Polymers on the Surface of Anionic Latex Particles. Polymer Science Series A, 52 (5): 483-489.

  30. Makarov V.V., Rybakova E.N., Efimov A.V., Dobrov E.N., Serebryakova M.V., Solovyev A.G., Yaminsky I.V., Taliansky M.E., Morozov S.Y., Kalinina N.O. (2009) Domain organization of the N-terminal portion of hordeivirus movement protein TGBpl. Journal of General Virology, 90: 3022-3032.

More articles