1. Научное исследование в рамках реализации проекта «Геномика и эпигеномика старения»
Существенное увеличение доли пожилых людей в структуре населения, ставшее особенно заметным в последние десятилетия, делает актуальным изучение первичных механизмов старения, а также поиск генетических факторов, определяющих продолжительность жизни. Согласно данным Фонда Организации Объединённых Наций в области народонаселения (UNFPA), человечество стареет быстрыми темпами и уже в 2022 году число людей старше 60 лет превысит миллиард, а к 2050 году — 2 миллиарда. Процесс старения, как правило, сопровождается специфическими физиологическими изменениями в организме, а также развитием возрастных заболеваний, включая деменции, нарушения нейропсихических функций, памяти, сердечно-сосудистые патологии, онкологические и другие заболевания. В то же время в мировых популяциях встречаются долгожители, возраст которых значительно превышает средний возраст в популяциях; примерно 1 человек на 5 тысяч в развитых странах переживает 100-летний рубеж.
Большинство генетических исследований к настоящему времени были направлены на выявление мутантных генов и генетических вариантов, которые являются причиной или риском болезни. В рамках данного проекта мы предлагаем иной подход — поиск не молекулярных причин заболеваний, а молекулярных факторов, проектирующих от самых распространённых заболеваний среднего и пожилого возраста.
Научный руководитель – доктор биологических наук, профессор, академик РАН, научный руководитель Научного центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус», заведующий кафедрой генетики биологического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, заведующий лабораторией Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН Евгений Иванович Рогаев.
2. Научное исследование в рамках реализации проекта «Математика, генетика, когнитивные науки»
Когнитивные способности являются уникальной и важнейшей характеристикой человека в современном обществе, так как индивидуальные различия в когнитивных способностях разных людей тесно связаны со многими другими важными индивидуальными характеристиками и особенностями, включая такие, как образование, вид профессиональной деятельности, здоровье и продолжительность жизни.
В настоящее время уже обнаружен ряд мутантных генов ответственных за редкие формы деменций, однако до сих пор остаётся неясным общий молекулярный механизм, ведущий непосредственно к нарушению памяти или избирательной гибели нейронов в специфических отделах мозга (ответственных за формирование и хранение памяти), а также мало что известно о молекулярно-генетических факторах, ответственных за индивидуальные различия в когнитивных способностях и памяти у разных людей.
Малоисследованными остаются молекулярные механизмы, ответственные за формирование когнитивных способностей в норме и при патологиях.
Научный руководитель – доктор биологических наук, профессор, академик РАН, научный руководитель Научного центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус», заведующий кафедрой генетики биологического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, заведующий лабораторией Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН Евгений Иванович Рогаев.
3. Научное исследование в рамках реализации проекта «Генетическая история древнего населения Русской равнины»
Данный проект полностью проводится на базе отечественных лабораторий и является уникальным по новизне и масштабу поставленных задач и оригинальности исследуемых объектов.
Исследование охватывает широкий исторический период от эпохи каменного века до средних веков. Проводится первичная масштабная характеристика материала (оценка количества и качества ДНК) для палеогенетических исследований главных археологических и антропологических коллекций страны, включающих образцы, найденные на территории Восточно-Европейской равнины и прилегающих ареалов. В результате проведённых экспериментальных работ по полногеномному секвенированию ожидается получение сотен последовательностей ядерных и митохондриальных геномов (включая последовательности геномов высокого качества с глубоким покрытием).
Научный руководитель – доктор биологических наук, профессор, академик РАН, научный руководитель Научного центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус», заведующий кафедрой генетики биологического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, заведующий лабораторией Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН Евгений Иванович Рогаев.
4. «Регуляция специфичности симбиоза у бобовых растений на основе модификации сайтов узнавания сигнальных молекул ризобий для основных рецепторов с помощью генно-инженерных подходов»
У бобовых растений рецепторы к бактериальным сигнальным молекулам играют основную роль в регуляции специфичности растительно-микробных взаимодействий. Поиск и модификация сайтов узнавания бактериальных сигналов в рецепторах, контролирующих успешное развитие симбиоза, может приводить к расширению числа микросимбионтов, способных взаимодействовать с неспецифичными видами бобовых растений. В нашей работе планируется с помощью биоинформатического анализа и сайт-направленного мутагенеза изучить специфичность рецепторов к сигнальным молекулам ризобий у двух близких видов бобовых растений — гороха посевного и люцерны слабоусечённой. Эти исследования станут основой для получения бобовых растений с изменённой специфичностью симбиоза с помощью методов геномного редактирования. Работа будет выполняться в Университете «Сириус» совместно с ФГБНУ ВНИИСХМ.
Научный руководитель — доктор биологических наук, главный научный сотрудник ВНИИСХМ Елена Анатольевна Долгих.
5. «Новые подходы для генетического редактирования бобовых растений»
Многие растения семейства бобовых являются важными сельскохозяйственными культурами, используемыми как в пищевой промышленности, так и для обогащения почвы азотом за счёт процесса азотфиксации. Однако для большинства видов бобовых методики регенерации, трансформации и, как следствие, редактирования генома имеют низкую эффективность.
В настоящей работе будет проведён поиск методик трансформации и регенерации различных видов бобовых растений и их оптимизация для геномного редактирования. Методики оптимизации будут основаны на поиске морфогенетических регуляторов, то есть генов, способных стимулировать регенерацию трансформированных клеток, и/или на изменении эпигенетического статуса клеточных культур для повышения их способностей к регенерации. Работа будет выполняться в Университете «Сириус» совместно с СПбГУ.
Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор кафедры генетики и биотехнологии СПбГУ Людмила Алексеевна Лутова.
6. «Изучение взаимодействий амилоидных белков бобовых»
Недавние исследования показали, что белки семян растений запасаются в виде амилоидов — нерастворимых агрегатов с фибриллярной структурой, существенно снижающей пищевую ценность таких белков. Поскольку бобовые растения продуцируют в семенах различные классы запасных белков, обладающих различным функциональным назначением, в рамках данной работы предполагается провести детальный анализ того, взаимодействуют ли такие запасные белки в образовании амилоидов, исследовать функциональные и патогенные последствия формирования гетероамилоидных агрегатов, их физико-химические свойства. Полученные данные будут иметь существенную значимость для пищевой биотехнологии в контексте оценки пищевой ценности запасных белков. Работа будет выполняться в Университете «Сириус» совместно с ФГБНУ ВНИИСХМ и СПбГУ.
Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор РАН, и.о. завкафедрой генетики и биотехнологии СПбГУ, заведующий лабораторией протеомики надорганизменных систем ВНИИСХМ Антон Александрович Нижников.
7. «Генетические ресурсы микроорганизмов как биотехнологическая основа для биологических препаратов для АПК»
Современное сельское хозяйство сталкивается с необходимостью снижения пестицидной нагрузки, сохранения плодородия почв и обеспечения продовольственной безопасности. Одним из ключевых решений является использование микробиологических препаратов, эффективность которых напрямую определяется качеством исходных штаммов и технологиями их промышленного культивирования. Настоящая работа посвящена решению фундаментальной и прикладной задачи — научно обоснованной мобилизации генетических ресурсов микроорганизмов для создания высокоэффективных биопрепаратов сельскохозяйственного назначения.
В основе исследования лежит подход, объединяющий этапы скрининга, молекулярно-генетической характеристики и целенаправленной активации метаболического потенциала микроорганизмов. На первом этапе из природных источников (ризосфера, эндофитная среда, агроценозы) выделяются штаммы с перспективными свойствами: антагонизмом к фитопатогенным грибам и бактериям, способностью к синтезу фитогормонов, фосфатмобилизации, продукции гидролитических ферментов и сидерофоров. С использованием методов высокопроизводительного секвенирования и биоинформатического анализа проводится оценка генетического потенциала отобранных культур, идентифицируются целевые гены, ответственные за биотехнологически ценные признаки.
Ключевой элемент работы — мобилизация выявленного генетического потенциала. Это достигается разработкой оптимальных условий глубинного культивирования и подбором сред ферментации, обеспечивающих стабильную экспрессию целевых генов и накопление биомассы с высокими показателями метаболической активности. На основе отобранных штаммов конструируются препаративные формы: разрабатываются составы носителей, стабилизаторов, защитных сред, а также технологические регламенты производства, обеспечивающие длительную сохранность и эффективность конечного продукта.
Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор СПбГУ, академик РАН, профессор Научного центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус» Игорь Анатольевич Тихонович.
8. «Изучение сигнальной регуляции взаимодействия подсолнечника с его облигатным паразитом — заразихой кумской»
Подсолнечник (Helianthus annuus L.) является ключевой масличной культурой в России, урожайность которой значительно снижается из-за поражения его облигатным паразитом — заразихой кумской (Orobanche cumana). Несмотря на хозяйственную значимость проблемы, молекулярные механизмы, опосредующие сигнальную регуляцию взаимодействия подсолнечника с заразихой, остаются недостаточно изученными. В ходе работы планируется исследовать эффекторы заразихи, вызывающие активацию защитных реакций у подсолнечника, и рецепторные белки, задействованные в их распознавании. Результаты проекта откроют новые возможности для получения устойчивых к заразихе сортов подсолнечника с помощью генно-инженерных подходов.
Научный руководитель — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Научного центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус», старший научный сотрудник кафедры генетики и биотехнологии СПбГУ, Мария Александровна Лебедева.
9. «Изучение механизмов соматического эмбриогенеза у бобовых растений»
Регенерация in vitro является важным этапом получения генетически модифицированных растений. Одним из возможных путей регенерации является соматический эмбриогенез. В ходе соматического эмбриогенеза из вегетативных, или соматических, клеток образуются эмбрионоподобные структуры, которые в дальнейшем способны дать начало новому растению. Для регуляции соматического эмбриогенеза in vitro растения используют консервативные молекулярно-генетические механизмы, контролирующие пролиферацию и дифференцировку клеток и в обычном, зиготическом эмбриогенезе. Изучение этих механизмов и поиск ключевых стимуляторов соматического эмбриогенеза позволит оптимизировать протоколы получения растений из генетически модифицированных клеток in vitro. Исследование нацелено на изучение генетического контроля соматического эмбриогенеза у бобовых растений, поскольку для бобовых получение генетически модифицированных растений затруднено в том числе из-за низкой способности к регенерации.
Научный руководитель — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Научного центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус», старший научный сотрудник кафедры генетики и биотехнологии СПбГУ Варвара Евгеньевна Творогова.
Chats:
