Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Номер договора
14.W03.31.0034, 075-15-2021-614
Период реализации проекта
2018-2022

По данным на 01.11.2022

41
Количество специалистов
79
научных публикаций
2
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Исследование ученых лаборатории направлено на решение актуальных задач в области исследования структуры и функций белков и нуклеиновых кислот, патологических процессов, протекающих при различных заболеваниях с использованием современных методов спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР)  и специально разрабатываемых спиновых зондов и спиновых меток. 

Название проекта: Многочастотный электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) для биохимических исследований

Цели и задачи

Направление исследований: Применение современных методов спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) к актуальным задачам в области биохимии и биомедицины

Цель проекта: Развитие и применение передовых методов спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) к актуальным задачам в области биохимии и биомедицины, имеющих принципиальную значимость для развития методов диагностики и разработки стратегий лечения ряда социально важных заболеваний, таких как болезни сердечно-сосудистой системы, болезнь Альцгеймера, онкологические заболевания и др.

Практическое значение исследования
Научные результаты:

Основной результат - создание новой лаборатории мирового уровня на базе НИОХ СО РАН, главным научным направлением которой является развитие и применение передовых методов спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) к актуальным задачам в области биохимии и биомедицины. Для достижения цели проекта были решены задачи по созданию и усовершенствованию экспериментальной базы, разработке новых спиновых зондов на основе нитроксильных и триарилметильных радикалов, разработке новых импульсных последовательностей в ЭПР спектроскопии, решение задач по исследованию структуры сложных человеческих рибосомных комплексов и применению к задачам исследования реакций для полимеризации.

Основные результаты 2022 года:

  1. Создан современный российский импульсный ЭПР спектрометр в Х- и Q-диапазоне с возможностью генерации чирп-СВЧ импульсов заданной формы. В отличие от существующих спектрометров применяется детектирование формы спинового эха и получение информации по Фурье-спектру спинового эха.
  2. Разработан молекулярный дизайн и синтез гидрофильных и гидрофобных спиновых меток и функциональных зондов, отличающихся высокой устойчивостью к восстановлению. Синтезированные радикалы и бирадикалы перспективны для применения в биофизике и создание новых функциональных материалов.
  3. Продемонстрировано применение меток нитроксида и тритильного радикала для измерения расстояния in situ с использованием переносчика кобаламина BtuB. Применение этих меток позволило измерить расстояние для BtuB в E. coli и нативных наружных мембранах.
  4. Синтезированные спиновые зонды применены для неинвазивного исследования внеклеточного закисления в животных, которое указывает на метаболический сдвиг в раковых клетках и, наряду с тканевой гипоксией, является признаком злокачественности опухоли.

Внедрение результатов исследования:

  • В лаборатории создан современный российский импульсный ЭПР спектрометр в Х- и Q-диапазоне с возможностью генерации чирп-СВЧ импульсов заданной формы, по характеристикам не уступающий ЭПР-спектрометрам иностранного производства.
  • Ряд синтезированных химических соединений (в том числе: рН-чувствительные спиновые зонды с повышенной устойчивостью к восстановлению, спиновые метки для исследований в области структурной биологии, бирадикалы для структурных исследований с применением динамической поляризации ядер) является перспективными спиновыми зондами и метками для широкого применения в биофизических исследованиях, отдельные соединения или их модификации могут использоваться при диагностике и разработке стратегий лечения болезней сердечно-сосудистой системы, болезни Альцгеймера, онкологических заболеваний и др.

Образование и переподготовка кадров:

  • Защиты: 8 кандидатских диссертаций, 1 докторская диссертация, 4 выпускных квалификационных работы студентов.
  • Разработан и включен в образовательный процесс образовательные курс «Современные методы ЭПР спектроскопии и их приложения в биофизике» для программ специалитета, магистратуры, аспирантуры НИОХ СО РАН, Новосибирского государственного университета.
  • Подготовлены 6 учебных пособий и курсов видеолекций, изданные по направлению научного исследования, авторами которых являются члены научного коллектива лаборатории.
Организационные и инфраструктурные преобразования:

На базе НИОХ СО РАН создана лаборатория мирового уровня по направлению развития и применения передовых методов спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) к актуальным задачам в области биохимии и биомедицины.

Сотрудничество:

Международный томографический центр СО РАН (Россия), Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (Россия), Институт химической кинетики и горения СО РАН(Россия), Новосибирский государственный университет (Россия), Университет Алабамы (США), Институт неорганической и физической химии Технического университета Дармштадта (Германия), Отделение биоинженерии и биоинформатики Университета Хоккайдо (Япония), Университет Галле-Виттенберг (Германия), Институт химии радикалов Университета Экс-Марсель (Франция), Отделение биохимии института рака Университета Западной Вирджинии (США): совместные исследования.


Скрыть Показать полностью
L. Lampp, O.Yu. Rogozhnikova, D.V. Trukhin, V.M. Tormyshev, M.K. Bowman, N. Devasahayam, M.C. Krishna, Karsten Mäder, P. Imming
A radical containing injectable in-situ-oleogelandemulgelforprolongedin-vivooxygen measurements with CW EPR, Free Radical Biology and Medicine, 2018, 10 (2019 Jan; 130:120-127)
O.A Krumkacheva, I.O. Timofeev, L.V Politanskaya, Y.F. Polienko, E.V. Tretyakov, O.Yu. Rogozhnikova, D.V. Trukhin, V.M. Tormyshev, A.S. Chubarov, E.G. Bagryanskaya, M.V. Fedin
Triplet Fullerenes as Prospective Spin Labels for Nanoscale Distance Measurements by Pulsed Dipolar EPR Spectroscopy, Angewante Chemi Int Ed Engl, 2019, 09, (16, 58(38), 13271-13275)
O.A. Krumkacheva, G.Yu. Shevelev, A.A. Lomzov, N.S. Dyrkheeva, A.A. Kuzhelev, V. V. Koval, V.M. Tormyshev, Y.F. Polienko, M.V. Fedin, D.V. Pyshnyi, O.I. Lavrik, E.G. Bagryanskaya
DNA complexes with human apurinic/apyrimidinic endonuclease 1: structural insights revealed by pulsed dipolar EPR with orthogonal spin labeling Nucleic Acids Research, 2019, 09 (47, 15, 7767-7780)
A.A. Malygin, O.A. Krumkacheva, D.M. Graifer, I.O. Timofeev, A.S. Ochkasova, M.I. Meschaninova, A.G. Venyaminova, M.V. Fedin, M. Bowman, G.G. Karpova, E.G. Bagryanskaya
Exploring the interactions of short RNAs with the human 40S ribosomal subunit near the mRNA entry site by EPR spectroscopy Nucleic Acids Research, 2019, 12 (47, 22, 11850–11860)
M. Bretschneider, P.E. Spindler, O.Yu. Rogozhnikova, D.V. Trukhin, B. Endeward, A.A. Kuzhelev, E. Bagryanskaya, V.M. Tormyshev, T.F. Prisner
Multi-Quantum Counting of Trityl Radicals Journal of Physical Chemistry Letters 2020, 07 (11,15)
S. Ketter, A. Gopinath, O. Rogozhnikova, D. Trukhin, V.M. Tormyshev, E.G. Bagryanskaya, B. Joseph
In situ labeling and distance measurements of membrane proteins in E. coli using Finland and OX063 trityl labels Chemistry-A European Journal 2020, 11 (27)
A.G. Matveeva, V.N. Syryamina, V.M. Nekrasov, M.K. Bowman
Non-uniform sampling in pulse dipolar spectroscopy by EPR: the redistribution of noise and the optimization of data acquisition Physical Chemistry Chemical Physics 2021, 04 (23, 17)
K.N. Bulygin, I.O. Timofeev, A.A. Malygin, D.M. Graifer, M.I. Meschaninova, A. G. Venyaminova, O.A. Krumkachev. M.V. Fedin, L.Yu. Frolova, G.G. Karpova, E.G. Bagryanskaya
Two alternative conformations of mRNA in the human ribosome during elongation and termination of translation as revealed by EPR spectroscopy Computational and Structural Biotechnology Journal, 2021, 08 (19)
I.O. Timofeev, L.V. Politanskaya, E.V. Tretyakov, Yu.F. Polienko, V.M. Tormyshev, E.G. Bagryanskaya, O.A. Krumkacheva, M.V. Fedin,
Fullerene-based triplet spin labels: methodology aspects for pulsed dipolar EPR spectroscopy Physical Chemistry Chemical Physics, 2022, 06, (24, 7, 4475-4484)
N.B. Asanbaeva, L.Yu. Gurskaya, Yu.F. Polienko, T.V. Rybalova, M.S. Kazantsev, A.A. Dmitriev, N.P. Gritsan, N. Haro-Mares, T. Gutmann, G. Buntkowsky, E.V. Tretyakov, E.G. Bagryanskaya
Effects of Spiro-Cyclohexane Substitution of Nitroxyl Biradicals on Dynamic Nuclear Polarization, Molecules 2022, 05 (27, 10, 3252)
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Междисциплинарная лаборатория мирового уровня «Редокс-активных молекулярных систем»

Казанский научный центр РАН - (ФИЦ КазНЦ РАН)

Химия

Казань

Алабугин Игорь Владимирович

Россия, США

2022-2024

Лаборатория «Спиновая гиперполяризация»

Международный томографический центр СО РАН - (МТЦ СО РАН)

Химия

Новосибирск

Боденхаузен Джеффри

Франция, Нидерланды

2021-2023

Лаборатория СВЧ-активации каталитических процессов

Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН - (ИОХ РАН)

Химия

Москва

Салми Тапио Олави

Финляндия

2021-2023