МЕГАГРАНТЫ

Лаборатория Магнитного Резонанса Биомолекулярных Систем

О лаборатории

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

№ договора: 14.W03.31.0034

Сайт лаборатории

Наименование ВУЗа: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук

Области научных исследований: Химия

Цель проекта: Целью проекта является развитие и применение передовых методов спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) к актуальным задачам в области биохимии и биомедицины, имеющие 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.
Задача проекта:Основной задачей данного проекта является создание высокотехнологичной ЭПР лаборатории мирового уровня, имеющей в своем распоряжении самый современный приборный парк с максимальной функциональностью, и укомплектованной высококвалифицированными кадрами.

Ведущий учёный

 160673 BH 01 Bowman Michael

ФИО: Боуман Майкл Кейт

 

Гражданство: США

Ученые степень и звание: Кандидат химических наук, Профессор

Занимаемая должность: Профессор химии

Области научных интересов: Электронный парамагнитный резонанс, спиновая релаксация, биофизика, перенос электрона

Научные достижения:

Профессор Боуман является лидером в разработке и применении импульсных методов в ЭПР спектроскопии для следующего круга задач: структурная и функциональная характеристика реакционноспособных химических соединений, интермедиатов, биомолекулярных систем, определение расстояний и геометрических параметров в биомолекулах и биологических системах, измерение переноса энергии, релаксация и реакционная способность.
1975 - Определение структуры комплекса электрона и молекулярного стекла,
1978 - Первые исследования хлорофилла и фотосинтетических систем методом спинового эха,
1979 - Первые исследования нитроксильных радикалов в жидкостях при комнатной температуре методом спинового эха,
1980 - Разработка первого импульсного ЭПР спектрометра,
1982 - Установил, что перенос электрона происходит из возбужденного синглетного состояния при фотосинтезе в бактериях,
1986 - Первые исследования спин-меченных белков при физиологических концентрациях и температурах методом спин-электронного эха,
1988 - In Vivo ЭПР измерения на живом сердце крысы,
1988 - ЭПР-измерения с Фурье преобразованием кинетики электронного переноса в жидкости,
1990 - Изучение дефекта внедрения атома никеля в кристалл алмаза,
1995 - Разработка модели ширины линии и аналитических методов для HYSCORE спектроскопии в неориентированных твердых телах,
1996 - Описание белков, содержащих железо, методом HYSCORE и импульсного ЭПР,
2002 - Определение механизма ингибирования цитохрома b6f металлами,
2004 - Описание нового гема Х в цитохроме b6f,
2005 - Определение структуры тритильных радикалов в растворе,
2007 - Разработан метод описания структуры семихинонового интермедиата в цитохроме bc1 методом ЭПР,
2010 - Измерено изменение структуры каталитической РНК в присутствии ионов металлов,
2012 - Обнаружен новый метод присоединения для ингибиторов II типа белков P450,
2013 - Разработан новый импульсный метод для оксиметрических ЭПР измерений,
2013 - Определена локализация интермедиатов энзимов в цитохроме bc1 и NO-синтазы методом ЭПР-релаксации,
2015 - Охарактеризовал свойства самоструктурирующихся агрегатов тритильных радикалов методом динамической поляризации ядер,
2016 - Охарактеризовал электронную спиновую динамику триарилметильных радикалов в процессах динамической ядерной поляризации,
2016 - Открыл новый биомаркер для разобщающейся NO синтазы

Награды:
1988 - награда R&D-100 Award за ЭПР-измерения с Фурье преобразованием кинетики электронного переноса в жидкости,
2003 - серебряная медаль по химии за вклад в области ЭПР в химии,
2016 - международная премия имени Завойского за достижения в области магнитного резонанса за выдающиеся приложения электронного парамагнитного резонанса во всех областях науки.

 

1. Bowman MK, Chen H, Maryasov AG. Fourier-Transform EPR. In: Goldfarb D, Stoll S, editors. Emagres. 6. 15 SEP 2017 ed. Chichester: John Wiley & Sons, Ltd; 2017. p. 387-406.
2. Lockart MM, Rodriguez CA, Atkins WM, Bowman MK. CW EPR parameters reveal cytochrome P450 ligand binding modes. J Inorg Biochem. 2018;183:157-64.
3. Chen H, Maryasov AG, Rogozhnikova OY, Trukhin DV, Tormyshev VM, Bowman MK. Electron spin dynamics and spin-lattice relaxation of trityl radicals in frozen solutions. PCCP. 2016;18(36):24954-65.
4. Trukhin DV, Rogozhnikova OY, Troitskaya TI, Vasiliev VG, Bowman MK, Tormyshev VM. Facile and High-Yielding Synthesis of TAM Biradicals and Monofunctional TAM Radicals. Synlett. 2016;27(6):893-9.
5. Krzyaniak MD, Cruce AA, Vennam P, Lockart M, Berka V, Tsai AL, et al. The tetrahydrobiopterin radical interacting with high- and low-spin heme in neuronal nitric oxide synthase - A new indicator of the extent of NOS coupling. Free Radic Biol Med. 2016;101:367-77.
6. Conner KP, Schimpf AM, Cruce AA, McLean KJ, Munro AW, Frank DJ, et al. Strength of Axial Water Ligation in Substrate-Free Cytochrome P450s Is Isoform Dependent. Biochemistry. 2014;53(9):1428-34.
7. Epel B, Bowman MK, Mailer C, Halpern HJ. Absolute Oxygen R-1e Imaging In Vivo with Pulse Electron Paramagnetic Resonance. Magn Reson Med. 2014;72(2):362-8.
8. Trukhan SN, Yudanov VF, Tormyshev VM, Rogozhnikova OY, Trukhin DV, Bowman MK, et al. Hyperfine interactions of narrow-line trityl radical with solvent molecules. J Magn Reson. 2013;233:29-36.
9. Vennam PR, Fisher N, Krzyaniak MD, Kramer DM, Bowman MK. A Caged, Destabilized, Free Radical Intermediate in the Q-Cycle. ChemBioChem. 2013;14(14):1745-53.
10. Conner KP, Vennam P, Woods CM, Krzyaniak MD, Bowman MK, Atkins WM. 1,2,3-Triazole-Heme Interactions in Cytochrome P450: Functionally Competent Triazole-Water-Heme Complexes. Biochemistry. 2012;51(32):6441-57.
11. Kim NK, Bowman MK, DeRose VJ. Precise mapping of RNA tertiary structure via nanometer distance measurements with double electron-electron resonance spectroscopy. J Am Chem Soc. 2010;132(26):8882-4.
12. Cape JL, Bowman MK, Kramer DM. A semiquinone intermediate generated at the Qo site of the cytochrome bc1 complex: importance for the Q-cycle and superoxide production. P Natl Acad Sci USA. 2007;104(19):7887-92.
13. Cape JL, Bowman MK, Kramer DM. Understanding the cytochrome bc complexes by what they don't do. The Q-cycle at 30. Trends Plant Sci. 2006;11(1):46-55.
14. Bowman MK, Mailer C, Halpern HJ. The solution conformation of triarylmethyl radicals. J Magn Reson. 2005;172(2):254-67.
15. Halpern HJ, Jaffe DR, Nguyen TD, Haraf DJ, Spencer DP, Bowman MK, et al. Measurement of bioreduction rates of cells with distinct responses to ionizing radiation and cisplatin. Biochim Biophys Acta. 1991;1093 (2-3):121-4.
16. Isoya J, Kanda H, Norris JR, Tang J, Bowman MK. Fourier-transform and continuous-wave EPR studies of nickel in synthetic diamond: Site and spin multiplicity. Phys Rev B Condens Matter. 1990;41(7):3905-13.


Результаты исследований

Публикации

Novel Biradicals for Direct Excitation Highfield Dynamic Nuclear Polarization
S. Bothe, J. Nowag, V. Klimavicius, M.M. Hoffmann, T.I. Troitskaya, E.V. Amosov, V.M. Tormyshev, I. Kirilyuk, A. Taratayko, A.A. Kuzhelev, D. Parkhomenko, E.G. Bagryanskaya, T. Gutmann, G. Buntkowsky.// J. Phys. Chem. C 2018, 122 (21), 11422-11432, DOI:10.1021/acs.jpcc.8b02570, IF=4.484 / Q1

In vivo extracellular pH mapping of tumours using electron paramagnetic resonance, Denis A. Komarov, Yuki Ichikawa, Kumiko Yamamoto, Neil J. Stewart, Shingo Matsumoto, Hironobu Yasui, Igor A. Kirilyuk, Valery V. Khramtsov, Osamu Inanamib and Hiroshi Hirata, Anal. Chem., 2018, 90 (23), pp 13938–13945 doi: 10.1021/acs.analchem.8b03328 IF= 6.042 / Q1

Aradical containing injectable in-situ-oleogelandemulgelforprolongedin-vivooxygen measurements with CW EPR, Lisa Lampp, Olga Yu. Rogozhnikova, Dmitry V. Trukhin, Victor M. Tormyshev, Michael K. Bowman, Nllathamby Devasahayam, Murali C. Krishna, Karsten Mäder, Peter Imming, Free Radical Biology and Medicine, 2018 , DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.10.442, IF=6.02 / Q1

Electron-Spin Relaxation of Triarylmethyl Radicals in Glassy Trehalose A.A. Kuzhelev, O.A. Krumkacheva, I.O. Timofeev, V.M. Tormyshev, M.V. Fedin, E.G. Bagryanskaya, Applied Magnetic Resonance, 2018, 49 (11), pp 1171-1180 doi:10.1007/s00723-018-1023-0, IF=0.835 / Q4

Radical Polymerization of Radical-Labeled Monomers: The Triarylmethyl-Based Radical Monomer as an Example, Mariya V. Edeleva, Sylvain R. A. Marque, Olga Yu. Rogozhnikova, Victor M. Tormyshev, Tatiana I. Troitskaya, Elena G. Bagryanskaya, Journal of polymer science Part A: Polymer chemistry 2018, 56 (23), pp.2656-2664) DOI: 10.1002/pola.29249, IF=2.588 / Q2

Changes in Retinal Glial Cells with Age and during Development of Age Related Macular Degeneration, D.V. Telegina, O.S. Kozhevnikova, N.G. Kolosova, Biochemistry (Moscow), 2018, 83, (9), pp. 1009-1017, DOI: 10.1134/S000629791809002X, IF=1.724 / Q4

Pulse EPR of Triarylmethyl Probes: New Approach for Investigation of Molecular Motions in Soft Matter, Andrey A. Kuzhelev, Olesya A. Krumkacheva, Mikhail Yu. Ivanov, Sergey A. Prikhod’ko, Nicolay Yu. Adonin, Victor M. Tormyshev, Michael K. Bowman, Matvey V. Fedin, Elena G. Bagryanskaya, J. Phys. Chem. B 2018, 122 (36), 8624−8630, DOI: 10.1021/acs.jpcb.8b07714, IF=3.146 / Q2

Oxygen-induced leakage of spin polarization in Overhauser-enhanced magnetic resonance imaging: application for oximetry in tumors, A.A. Gorodetskii, T.D. Eubank, B. Driesschaert, M. Poncelet, E. Ellis, V.V. Khramtsov, A.A. Bobko, Journal of Magnetic Resonance, 2018, 297:42-50. doi: 10.1016/j.jmr.2018.10.005, IF=2.586 / Q2

Alterations of hippocampal neurogenesis during development of Alzheimer's disease-like pathology in OXYS rats, Ekaterina A. Rudnitskaya, Tatiana A. Kozlova, Alena O.Burnyasheva, Natalyia G. Kolosova, Natalia A. Stefanova, Experimental Gerontology 115 (2019) 32-45 doi: 10.1016/j.exger.2018.11.008, IF= 3.224 / Q2

Synthesis of paramagnetic spiropyran derivatives, Andrey I. Taratayko, Tatyana V. Rybalova, Vladimir A. Reznikov, Chemistry of Heterocyclic Compounds 2018, 54(10), 981-983, DOI: 10.1007/s10593-018-2375-y, IF= 1.201 / Q3

Versatile approach to activation of alkoxyamine homolysis by 1,3-dipolar cycloaddition for efficient and safe nitroxide mediated polymerization, Mariya Edeleva, Denis Morozov, Dmitriy Parkhomenko, Yulia Polienko, Anna Iurchenkova, Igor Kirilyik, Elena Bagryanskaya, Chem. Commun., 2019, 55, 190-193, DOI: 10.1039/C8CC08541B IF=6.29 / Q1

The human ribosome can interact with the abasic site in mRNA via a specific peptide of the uS3 protein located near the mRNA entry channel , Anastasia S. Ochkasova, Maria I. Meschaninova, Aliya G. Venyaminova, Anton V. Ivanov, Dmitri M. Graifer, Galina G. Karpova, Biochimie 2019, 158, 117-125, DOI:10.1016/j.biochi.2018.12.015, IF=/ Q2

E.V. Parkhomchuk, E.A. Prokopyeva, D.G. Gulevich, A.I. Taratayko, A.M. Baklanov, P.N. Kalinkin, S.A. Rastigeev, D.V. Kuleshov, K.A. Sashkina, V.V. Parkhomchuk
Ultrafine organic aerosol particles inhaled by mice at low doses remain in lungs more than half an year
Journal of Labelled Compounds & Radiopharmaceuticals, First published: 20 July 2019 doi:10.1002/jlcr.3788, IF=1.291
S.V. Nikitin, J. Sanchez-Marquez, I.I. Oleynik, I. Oleynik, E.G. Bagryanskaya
A screening DFT study of the para-substituent effect on local hyper-softness in bis(phenoxy-imine) titanium complexes to get insights about their catalytic activity in ethylene polymerization
Molecular Catalysis, 2019, V. 469, Pp 57-67 doi:10.1016/j.mcat.2019.02.024, IF=2.938
O.A. Krumkacheva, G.Yu. Shevelev, A.A. Lomzov, N.S. Dyrkheeva, A.A. Kuzhelev, V.V. Koval, V.M. Tormyshev, Yu.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, gkz620, Accepted: 11 July 2019 doi:10.1093/nar/gkz620, IF=11.147
V.I. Borovkov, A.I. Taratayko, Yu.N. Molin
Radiation-Induced Fluorescence from Doped Polyolefins on a Nanosecond Timescale: Kinetics of the Processes Involving Geminate Radical Ions
The Journal of Physical Chemistry B, Just Accepted ( June 17, 2019) doi:10.1021/acs.jpcb.9b03914, IF=2.923
K. Sato, R. Hirao, I. Timofeev, O.A. Krumkacheva, E. Zaytseva, O.Yu. Rogozhnikova, V.M. Tormyshev, D.V. Trukhin, E.G. Bagryanskaya, T. Gutmann, V. Klimavicius, G. Buntkowsky, K. Sugisak, Sh. Nakazawa, H. Matsuoka, K. Toyota, D. Shiomi, T. Takui
Trityl-Aryl-Nitroxide Based Genuinely g-Engineered Biradicals, as Studied by Dynamic Nuclear Polarization, Multi-Frequency ESR/ENDOR, Arbitrary Wave Generator Pulse Microwave Waveform Spectroscopy and Quantum Chemical Calculations
The Journal of Physical Chemistry A, Publication Date (Web):August 2, 2019 doi:10.1021/acs.jpca.9b07169, IF=2.641
E. Babaylova, A. Malygin, A. Gopanenko, D. Graifer, G. Karpova
Tetrapeptide 60-63 of human ribosomal protein uS3 is crucial for translation initiation
Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Regulatory Mechanisms, 2019, V. 1862, N 9, 194411 doi:10.1016/j.bbagrm.2019.194411, IF=4.598
O.A. Chinak, A.V. Shernyukov, S.S. Ovcherenko, E.A. Sviridov, V.M. Golyshev, A.S. Fomin, I.A. Pyshnaya, E.V. Kuligina, V.A. Richter, E.G. Bagryanskaya
Structural and Aggregation Features of a Human k-Casein Fragment with Antitumor and Cell-Penetrating Properties
Molecules 2019, 24(16), 2919 doi:10.3390/molecules24162919, IF=3.59
A.A. Lomzov, M.S. Kupryushkin, A.V. Shernyukov, M.D. NekrasovaIly, S. Dovydenko, D.A. Stetsenko, D.V. Pyshnyi
Data for isolation and properties analysis of diastereomers of a mono-substituted phosphoryl guanidine trideoxyribonucleotide
Data in Brief, 2019, V. 25, August 2019, Article number 104148 doi:10.1016/j.dib.2019.104148
E. Zaytseva, I. Timofeev, O. Krumkacheva, D. Parkhomenko, D. Mazhukin, K. Sato, H. Matsuoka, T. Takui, E. Bagryanskaya
EPR and DEER Characterization of New Mixed Weakly Coupled Nitroxide Triradicals for Molecular Three-Spin Qubits
Applied Magnetic Resonance, 2019, V. 50, N 8, pp 967-976 doi:10.1007/s00723-019-01125-9, IF=0.78
A.S. Poryvaev, D.M. Polyukhov, E. Gjuzi, F. Hoffmann, M. Froba, M.V. Fedin
Radical-Doped Metal–Organic Framework: Route to Nanoscale Defects and Magnetostructural Functionalities
Inorganic Chemistry 2019, 58, 13, 8471-8479 doi:0.1021/acs.inorgchem.9b00696, IF=4.849
A.A. Lomzov, M.S. Kupryushkin, A.V. Shernyukov, M.D. Nekrasov, I.S. Dovydenko, D.A. Stetsenko, D.V. Pyshnyi
Diastereomers of a mono-substituted phosphoryl guanidine trideoxyribonucleotide: Isolation and properties
Biochemical and Biophysical Research Communications, 2019, V. 513, N 4, Pp 807-811 doi:10.1016/j.bbrc.2019.04.024, IF=2.705
N.A. Muraleva, O.S. Kozhevnikova, A.Z. Fursova, N.G. Kolosova
Suppression of AMD-Like Pathology by Mitochondria-Targeted Antioxidant SkQ1 Is Associated with a Decrease in the Accumulation of Amyloid β and in mTOR Activity
Antioxidants 2019, 8(6), 177 doi:10.3390/antiox8060177, IF=4.52
A.M. Genaev, L.N. Shchegoleva, G.E. Salnikov, A.V. Shernyukov, L.A. Shundrin, I.K. Shundrina, Z. Zhu, K.Yu. Koltunov
Acid-Catalyzed vs. Thermally Induced C1-C1' Bond Cleavage in 1,1'-Bi-2-naphthol. An Experimental and Theoretical Study
J. Org. Chem., 2019, V. 84, N 11, Pp 7238-7243 doi:10.1021/acs.joc.9b00915, IF=4.745
N.A. Muraleva, N.G. Kolosova, N.A. Stefanova
p38 MAPK–dependent alphaB-crystallin phosphorylation in Alzheimer's disease-like pathology in OXYS rats
Experimental Gerontology, Volume 119, May 2019, Pp 45-52 doi:10.1016/j.exger.2019.01.017, IF=3.08
П. Федюшин, Л. Гурская, Е. Пантелеева, Б. Кощеев, А. Максимов, Т.В. Рыбалова, Е. Зайцева, Е. Третьяков
Исследование SNF-механизма для получения функционализированных нитронил нитроксидов
Fluorine Notes, 2019, V. 123, N 2, Pp 7-8 (Exploration of SNF-Approach toward Functionalized Nitronyl Nitroxides/ P. Fedyushin, L. Gurskaya, E. Panteleeva, B. Koshcheev, A. Maksimov, T.V. Rybalova, E. Zaytseva, E. Tretyakov// doi:10.17677/fn20714807.2019.02.04)
A.V. Shernyukov, A.M. Genaev, G.E. Salnikov, V.G. Shubin, H.S. Rzepa
Elevated reaction order of 1,3,5-tri-tert-butylbenzene bromination as evidence of a clustered polybromide transition state: a combined kinetic and computational study
Org. Biomol. Chem., 2019, V. 17, N 15, pp 3781-3789 doi:10.1039/C9OB00607A, IF=3.49
D. V. Telegina, N.G. Kolosova, O. S. Kozhevnikova
Immunohistochemical localization of NGF, BDNF, and their receptors in a normal and AMD-like rat retina
BMC Medical Genomics, March 2019, 12(Supp. 2):48 (From 11th International Multiconference “Bioinformatics of Genome Regulation and StructureSystems Biology” - BGRSSB-2018 Novosibirsk, Russia. 20-25 August 2018) doi:10.1186/s12920-019-0493-8, IF=2.568
Д.В. Трухин, О.Ю. Рогожникова, Т.И. Троицкая, А.А. Кужелев, Е.В. Амосов, H.J. Halpern, В.В. Коваль, В.М. Тормышев
Новые спиновые зонды: три-и гексакатионные производные стабильных радикалов трис(тетратиаарил)метильного ряда
Журнал органической химии. 2019. Т. 55. № 3. С. 347-353. DOI:10.1134/S0514749219030030 (New Spin Probes: Triand Hexacationic Derivatives of Persistent Tris(tetrathioaryl)methyl Radicals/ D.V. Trukhin, O.Yu.Rogozhnikova, T.I. Troitskaya, A.A, Kuzhelev, E.V. Amosov,H.J. Halpernc, V.V. Koval'b, V.M. Tormyshev// Russian Journal of Organic Chemistry, 2019, V. 55, N 3, pp 296-301 doi:10.1134/S1070428019030035), IF=0.751
M. Edeleva, D. Morozov, D. Parkhomenko, Yu. Polienko, A. Iurchenkova, I. Kirilyuk, E. Bagryanskaya
Versatile approach to activation of alkoxyamine homolysis by 1,3-dipolar cycloaddition for efficient and safe nitroxide mediated polymerization
Chem. Commun., 2019,V. 55, N 2, Pp 190-193 doi:10.1039/C8CC08541B, IF=6.29
L. Lampp, O.Yu. Rogozhnikova, D.V. Trukhin, V.M. Tormyshev, M.l K. Bowman, N. Devasahayam, V.C. Krishna, K. Mader, P. Imming
A radical containing injectable in-situ-oleogel and emulgel for prolonged in-vivo oxygen measurements with CW EPR
Free Radical Biology and Medicine, 2019, V. 130, Pp 120-127 doi:10.1016/j.freeradbiomed.2018.10.442, IF=6.02

Back to top