ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ КЛЕТКИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИБК РАН)

В процессе жизни клетки воспринимают внешние сигналы и генерируют ответы на них. Эти процессы связаны между собой бескрайней сетью упорядоченных и взаимосвязанных преобразований внутриклеточных молекул, которые обобщенно называют внутриклеточной сигнализацией. В нашей лаборатории занимаются изучением механизмов передачи сигналов от рецептора вглубь клетки с помощью физиологических экспериментов на одиночных клетках.

Интереснейшим объектом для исследования внутриклеточных сигнальных систем являются сенсорные клетки. Вкусовые клетки в ответ на стимуляцию вкусовыми молекулами возбуждаются и передают информацию о его качествах вкусовому нерву. Основные этапы механизма формирования сигнала о вкусовом стимуле установлены, однако существует множество вопросов, ответы на которые до сих пор не получены. Наша работа призвана заполнить пробелы в понимании внутриклеточных процессов, лежащих в основе формирования вкуса на самых ранних этапах восприятия

Невозбудимые клетки тоже воспринимают внешние сигналы, и механизмы их передачи внутрь клетки изучены далеко не до конца. Безграничные возможности для исследования таких процессов предоставляют клетки культуральных линий, в которые можно «встраивать» новые молекулы или «выключать» существующие.

Отметим, что методы исследования внутриклеточной сигнализации универсальны и могут быть применены к клеткам любых типов. В нашей лаборатории отработаны уникальные методики регистрации ионных токов клетки (patch clamp), мониторинга внутриклеточного кальция (Ca2+-imaging) и других сигнальных молекул, фотолиза химических групп (uncaging), а также их одновременное использование. Используя методы молекулярной и клеточной биологии, мы «встраиваем» или «выключаем» в клетках интересующие нас рецепторы или другие молекулы, также мы получаем новые линии клеток, несущие флуоресцентные сенсоры ключевых сигнальных молекул. Используя упомянутые методы и инструменты в комплексе, мы получаем уникальные данные о механизмах передачи внутриклеточных сигналов, которые расширяют фундаментальные представления и ложатся в основу математических моделей функционирования клетки.

• Изучение рецепторных систем клеток и процессов трансдукции внешних стимулов
• Исследование процессов секреции первичных медиаторов
• Изучение ионных каналов, вовлеченных в электр  огенез и сигнальные процессы
• Анализ экспрессии генов рецепторных, сигнальных

• Клонирование рецепторных, сигнальных и канальных белков и их гетерологическая
• Экспрессия в клеточных линиях
• Разработка клеточных и молекулярных биосенсоров

• Математическое моделирование сигнальных и транспортных процессов в клетках
• Анализ лиганд-рецепторного взаимодействия с использованием молекулярной динамики и докинга
• Моделирование интерфейсов белок-белкового взаимодействия методами молекулярного моделирования и молекулярной графики

• Электрофизиология (patch clamp): регистрация ионных токов в индивидуальных клетках, анализ активности одиночных ионных каналов.
• Микрофотометрия (imaging): мониторинг сигнальных и регуляторных молекул (Са2+ Mg2+, H+, cAMP, PIP3) в цитоплазме одиночных клеток с помощью флуоресцентных зондов и генетически кодируемых сенсоров.
• Фотолиз химических групп (uncaging): формирование импульсных изменений концентрации сигнальных и регуляторных молекул (Са2+, H+, cAMP, IP3) в цитоплазме одиночных клеток.
• Метод FRET (fluorescence resonance energy transfer): анализ димеризации рецепторных и других мембранных белков. 
• Ингибиторный анализ: анализ вклада различных сигнальных белков в исследуемые внутриклеточные процессы с использованием агонистов/антагонистов рецепторов, ингибиторов/активаторов ферментов и блокаторов/модуляторов ионных каналов.

• Обратная транскрипция (ОТ); полимеразная цепная реакция (ПЦР), ОТ-ПЦР с ген-специфичными и вырожденными праймерами, количественный ПЦР для анализа транскриптомов на уровне тканей и клеточных популяций.
• Различные типы РНК амплификации для анализа экспрессии генов на уровне одиночных клеток.
• Молекулярное клонирование, рецепторных, сигнальных и канальных белков.  Создание генно-инженерных конструкций для сайтмутагенеза белков и получения химерных белков.
• Редактирование генома клеток с использованием CRISPR/CAS9 системы.

• Получение первичных культур клеток (мезенхимные стромальные и beta-клетки) и поддержание различных клеточных линий (HEK-293, CHO, COS-1, C6, MIN-6).
• Трансфекция клеток в культуре с использованием различных векторов для гетерологичской экспрессии сигнальных и канальных белков и создания клеточных биосенсоров.
• Получение клеточных клонов путем селекции на антибиотике и методами проточной цитофлуориметрии.

• Методы математического моделирования с использованием дифференциальных уравнений для анализа динамических систем.
• Методы молекулярной динамики с использованием программного обеспечения AMBER с функцией счета на графических процессорах.
• Молекулярный докинг с использованием программного обеспечения Autodock Vina и SwissDock.

Публикации.

Сотрудники.