Лаборатория магнитного резонанса биомолекулярных систем

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.

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.

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.

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.