МЕГАГРАНТЫ

Лаборатория экспрессионных систем и модификации генома растений

О лаборатории

Наименование проекта Сельскохозяйственная биотехнология. Разработка экспрессионных систем на основе трансгенных сельскохозяйственных растений для получения субстанций ветеринарного и медицинского назначения

№ договора:
14.B25.31.0027

Сайт лаборатории

Наименование ВУЗа:
ФГБУН Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Области научных исследований:
Сельскохозяйственные биотехнологии


Целью исследования является разработка экспрессионных систем на основе трансгенных сельскохозяйственных растений для получения субстанций ветеринарного и медицинского назначения, в том числе разработка стратегии получения съедобных вакцин против бешенства сельскохозяйственных животных; получение растений-продуцентов «универсальных» съедобных вакцин против гриппа птиц и свиней; получение растений-продуцентов антималярийного агента артемизина.
В связи с поставленной целью в ходе реализации проекта решаются следующие задачи:
1. Клонирование нуклеотидных последовательностей антигенных детерминант вирусов гриппа и бешенства с оптимизацией их последовательности для экспрессии в растениях;
2. Клонирование нуклеотидной последовательности субъединицы Б рицина клещевины для использования в качестве орального адъюванта с оптимизацией её последовательности для экспрессии в растениях;
3. Дизайн и получение векторных конструкций для трансформации растений
4. Генетическая трансформация сельскохозяйственных растений, получение трансгенных линий-продуцентов целевых веществ;
5. молекулярно биологический анализ полученных трансгенных линий, включая количественную оценку накопления целевого продукта, отбор трансгенных линий, обеспечивающих максимальный уровень его накопления;
6. Лабораторные испытания полученных целевых продуктов для определения их эффективности.

 

Ведущий учёный

vainshtein 

ФИО: Вайнштейн Александр Михайлович

 

Ученые степень и звание:
Доктор, профессор

Занимаемая должность:

Профессор, заведующий лабораторией

Области научных интересов:

• генетические/метаболомные/протеомные подходы к идентификации новых генов (регуляторных и генов биосинтеза),
• метаболическая инженерия растений, культур клеток и дрожжей,
• сайт-специфическая модификация геномов и генетическая инженерия растений,
• получение потенциального антималярийного лекарства артемизина в трансгенных растениях.

Научное признание:

Основными научными достижениями являются:
1. разработка технологии «MemoGene» для создания коммерчески успешных сортов главных сельскохозяйственных культур. MemoGene (внедряется Danziger Innovations Ltd.) представляет собой базирующуюся на вирусных векторах, независимую от культуры тканей, технологию, которая позволяет обойтись без традиционной генной инженерии для точной модификации генома любых растений;
2. разработка генетически модифицированной гипсофиллы с красными цветками (коммерциализируется фирмой “Dan”);
3. получение дрожжевой экспрессионной платформы, (запатентована), для эффективной продукции в дрожжах различных растительных метаболитов, в т.ч. растительных флавоноидов, ароматических веществ и артемизина- предшественника антималярийных лекарств; 4) разработка производства антималярийного агента артемизина в растениях. Разработка экспериментальной платформы (запатентована) открыло новые перспективы для коммерческого производства лекарств в растительных системах.
А. Вайнштейн имеет научные премии и награды, занимал и занимает различные руководящие должности, является членом в руководящих органах международных научных обществ и объединений, членом редколлегий рецензируемых научных журналов. За период 2008-2012 гг. А. Вайнштейном опубликовано 18 статей в высокорейтинговых международных журналах, 4 монографии и глав в монографиях, получено 7 международных патентов.

Премии и награды А. Вайнштейна, почетные звания

1. 1989/90 Recipient of the Walter and Elise Haas Award
2. 1993 Recipient of the Golda Meir Fund Award
3. 1993 Recipient of the Ellis Birk Fund Award
4. 1999 Recipient of the Agritech 99 and the Ministry of Agriculture Award for Excellence
5. 2005-present Incumbent of the Wolfson Family Chair in Floriculture
6. 2010 Recipient of the Kaye Innovation Awards

Firsov, A., Shaloiko, L., Kozlov, O., Vinokurov, L., Vainstein, A. and Dolgov, S. (2016). Purification and characterization of recombinant supersweet protein thaumatin II from tomato fruit. Protein Expression and Purification. doi: 10.1016/j.pep.2016.03.002.
Tzin, V., Rogachev, I., Meir, S., Moyal Ben Zvi, M., Masci, T., Vainstein, A., Aharoni, A. and Galili, G. (2015) Altered levels of aroma and volatiles by metabolic engineering of shikimate pathway genes in tomato fruits. AIMS Bioengineering 2: 75-92.
Cna'ani, A., Spitzer-Rimon, B., Ravid, J., Farhi, M., Masci, T., Aravena-Calvo, J., Ovadis, M. and Vainstein, A. (2015) Two showy traits, scent emission and pigmentation, are finely co-regulated by the MYB transcription factor PH4 in petunia flowers. New Phytologist 208: 708-714 (cover).
Honig, A., Marton, I., Rosenthal, M., Smith J.J., Nicholson, M.G., Jantz, D., Zuker, A. and Vainstein A. (2015) Transient expression of virally delivered meganuclease in planta generates inherited genomic deletions Mol. Plant 8: 1292-1294.
Firsov, A., Tarasenko, I., Mitiouchkina, T., Ismailova, N., Shaloiko, L., Vainstein, A. and Dolgov, S. (2015) High-yield expression of M2e peptide of avian influenza virus H5N1 in transgenic duckweed plants. Mol. Biotechnol. 57: 653-661.
Peer, R., Rivlin, G., Golobovitch, S., Lapidot, M., Gal-On, A., Vainstein, A., Tzfira, T., Flaishman, M.A. (2015) Targeted mutagenesis using zinc-finger nucleases in perennial fruit trees. Planta 241: 941-951.
Cna'ani, A., Mühlemann, J.K., Ravid, J., Masci, T., Klempien, A., Nguyen, T.T.H., Dudareva, N., Pichersky, E. and Vainstein, A. (2015) Petunia x hybrida floral scent production is negatively affected by high-temperature growth conditions. Plant, Cell and Environ. 38: 1333-1346.
Tzin, V., Rogachev, I., Meir, S., Moyal, Moyal Ben Zvi, M., Masci, T., Vainstein, A., Aharoni, A. and Galili, G. (2013) Tomato fruits expressing a bacterial feedback-insensitive 3-deoxy-d-arabino-heptulosonate 7-phosphate synthase of the shikimate pathway possess enhanced levels of multiple specialized metabolites and upgraded aroma. J. Exp. Botany 64: 4441-4452
Alon, M., Malka, O., Eakteiman, G., Elbaz, M., Moyal Ben Zvi, M., Vainstein, A. and Morin, S. (2013) Activation of the phenylpropanoid pathway in Nicotiana tabacum improves the performance of the whitefly Bemisia tabaci via reduced jasmonate signaling. Plos One 8 (10): e76619. doi:10.1371/journal.pone.0076619
Marton, I., Honig, A., Omid, A., De Costa, N., Marhevka, M., Cohen, B., Zuker, A. and Vainstein, A. (2013) From Agrobacterium to viral vectors: genome modification of plant cells by rare cutting restriction enzymes. Int. J. Dev. Biol. 57: 639-650.
Barberini, S., Savona, M., Raffi, D., Leonardi, M., Pistelli, La., Stochmal, A., Vainstein, A, Pistelli, Lu. and Ruffoni B. (2013) Molecular cloning of SoHPPR encoding a hydroxyphenylpyruvate reductase, and its expression in cell suspension cultures of Salvia officinalis. Plant Cell Tiss Organ Cult 114: 131-138.
Spitzer-Rimon, B., Cna’ani, A. and Vainstein, A. (2013) Virus-aided gene expression and silencing using TRV for functional analysis of floral scent-related genes. Methods in Molecular Biology 975: 139-148.
Farhi, M., Kozin, M., Duchin, S. and Vainstein, A. (2013) Metabolic engineering of plants for artemisinin synthesis. Biotechnology & Genetic Engineering Reviews 29: 135-148.
Spitzer, B., Farhi, M., Albo, B., Cna’ani, A., Moyal Ben Zvi, M., Masci, T., Edelbaum, O., Yu, Y., Shklarman, E., Ovadis, M. and A., Vainstein, A. (2012) The R2R3-MYB‚Äìlike regulatory factor EOBI, acting downstream of EOBII, regulates scent production by activating ODO1 and structural scent-related genes. Plant Cell 24: 5089-5105.
Vainstein, A., Marton, I., Zipin Rotman, A., De Costa, N., Honig, A., Marhevka, E., Omid A. and Zuker A. (2012) Permanent genome modifications in plant cells by transient viral vectors. Acta Horticulturae 953: 31-36
Moyal Ben Zvi, M., Shklarman, E., Masci, T., Kalev, H., Debener, T., Shafir, S., Ovadis, M. and Vainstein, A. (2012) PAP1 transcription factor enhances production of phenylpropanoid and terpenoid scent compounds in rose flowers. New Phytologist 195:335-345.
Chernin, L., Toklikishvili, N., Dandurishvili, N., Tediashvili, M. and Vainstein, A. (2012) Suppression of crown gall disease by rhizosphere bacteria and Agrobacterium-specific bacteriophages. In ‚"Molecular Microbial Ecology of The Rhizosphere‚" (Frans J. de Bruijn, ed.), Wiley-Blackwell, v. 2, pp. 607-613.
Alon, M., Elbaz, M., Moyal Ben-Zvi, M., Feldmesser, E., Vainstein, A. and Morin, S. (2012) Insights into the transcriptomics of polyphagy: Bemisia tabaci adaptability to phenylproapnoids involves coordinated expression of defense and metabolic genes. Insect Biochem. Mol. Biol. 42:251-263.
Tzfira, T., Weinthal, T., Marton, I., Zeevi, V., Zuker, A. and Vainstein, A. (2012) Genome modifications in plant cells by custom-made restriction enzymes. Plant Biotech. Journal 10:373-389.
Farhi, M., Marhevka, E., Ben-Ari, J., Algamas-Dimantov, A., Liang, Z., Zeevi, V., Edelbaum, O., Spitzer-Rimo, B., Abeliovich, H., Schwartz, B., Tzfira, T. and Vainstein, A. (2011) Generation of the potent anti-malarial drug artemisinin in tobacco. Nature Biotechnology 29:1072-1074.

Результаты исследований

Miroshnichenko D, Ashin D, Pushin A, Dolgov S (2018). Genetic transformation of einkorn (Triticum monococcum L. ssp. monococcum L.), a diploid cultivated wheat species. BMC Biotechnol 18 (1), 68
Khvatkov P, Chernobrovkina M, Okuneva A, Dolgov S (2018). Creation of culture media for efficient duckweeds micropropagation (Wolffia arrhiza and Lemna minor) using artificial mathematical optimization models. Plant Cell Tissue Organ Cult ,
Khvatkov P, Firsov A, Shvedova A, Shaloiko L, Kozlov O, Chernobrovkina M, Pushin A, Tarasenko I, Chaban I, Dolgov S (2018). Development of Wolffia arrhiza as a Producer for Recombinant Human Granulocyte Colony-Stimulating Factor. Front Chem 6, 304
Chaban I, Khaliluev M, Baranova E, Kononenko N, Dolgov S, Smirnova E (2018). Abnormal development of floral meristem triggers defective morphogenesis of generative system in transgenic tomatoes. Protoplasma 255 (6), 1–15
Firsov A, Tarasenko I, Mitiouchkina T, Shaloiko L, Kozlov O, Vinokurov L, Rasskazova E, Murashev A, Vainstein A, Dolgov S (2018). Expression and Immunogenicity of M2e Peptide of Avian Influenza Virus H5N1 Fused to Ricin Toxin B Chain Produced in Duckweed Plants. Front Chem 6, 22
Kozlov ON, Mitiushkina TY, Tarasenko IV, Shaloiko LA, Firsov AP, Dolgov SV (2018). Agrobacterium-mediated transformation of lemna minor L. with hirudin and β-glucuronidase genes. Biotekhnologiya 34 (5), 23–36
Sidorova T, Pushin A, Miroshnichenko D, Dolgov S (2018). Generation of transgenic rootstock plum ((Prunus pumila L. × P. salicina Lindl.) × (P. cerasifera Ehrh.)) using hairpin-RNA construct for resistance to the plum pox virus. Agronomy (Basel) 8 (1),
Mitiouchkina TY, Firsov AP, Titova SM, Pushin AS, Shulga OA, Dolgov SV (2018). Different approaches to produce transgenic virus B Resistant Chrysanthemum. Agronomy (Basel) 8 (3),
Miroshnichenko D, Chaban I, Chernobrovkina M, Dolgov S (2017). Protocol for efficient regulation of in vitro morphogenesis in einkorn (Triticum monococcum L.), a recalcitrant diploid wheat species. PLoS One 12 (3), e0173533
Sidorova T, Mikhailov R, Pushin A, Miroshnichenko D, Dolgov S (2017). A non-antibiotic selection strategy uses the phosphomannose-isomerase (PMI) gene and green fluorescent protein (GFP) gene for Agrobacterium-mediated transformation of Prunus domestica L. leaf explants. Plant Cell Tissue Organ Cult 128 (1), 197–209
Alikina O, Chernobrovkina M, Dolgov S, Miroshnichenko D (2016). Tissue culture efficiency of wheat species with different genomic formulas. CROP BREED APPL BIOT 16 (4), 307–314
Firsov A, Shaloiko L, Kozlov O, Vinokurov L, Vainstein A, Dolgov S (2016). Purification and characterization of recombinant supersweet protein thaumatin II from tomato fruit. Protein Expr Purif 123, 1–5
Miroshnichenko D, Chernobrovkina M, Dolgov S (2016). Somatic embryogenesis and plant regeneration from immature embryos of Triticum timopheevii Zhuk. and Triticum kiharae Dorof. et Migusch, wheat species with G genome. Plant Cell Tissue Organ Cult 125 (3), 495–508
Miroshnichenko D, Pushin A, Dolgov S (2016). Assessment of the pollen-mediated transgene flow from the plants of herbicide resistant wheat to conventional wheat (Triticum aestivum L.). Euphytica 209 (1), 71–84
Khvatkov P, Chernobrovkina M, Okuneva A, Pushin A, Dolgov S (2015). Transformation of Wolffia arrhiza (L.) Horkel ex Wimm. Plant Cell Tissue Organ Cult 123 (2), 299–307
Dolgova AS, Tikhonov MV, Pushin AS, Gasanov NB, Dolgov SV, Georgiev PG, Maksimenko OG (2015). The use of artificial transcription terminators for creating transgenic plants with high-level expression of reporter gene. Dokl Biochem Biophys 464 (1), 305–307
Firsov A, Tarasenko I, Mitiouchkina T, Ismailova N, Shaloiko L, Vainstein A, Dolgov S (2015). High-Yield Expression of M2e Peptide of Avian Influenza Virus H5N1 in Transgenic Duckweed Plants. Mol Biotechnol 57 (7), 653–661
Sidorova T, Miroshnichenko D, Dolgov S, Tjukavin G (2015). The production of transgenic carrot plants resistant to herbicide Basta. Acta Hortic 1083, 133–137
Khvatkov P, Chernobrovkina M, Okuneva A, Shvedova A, Chaban I, Dolgov S (2015). Callus induction and regeneration in Wolffia arrhiza (L.) Horkel ex Wimm. Plant Cell Tissue Organ Cult 120 (1), 263–273
Dolgova AS, Dolgov SV, Nazipova NN, Maksimenko OG, Georgiev PG (2015). Arabidopsis termination elements increase transgene expression in tobacco plants. Plant Cell Tissue Organ Cult 120 (3), 1107–1116
Khaliluev MR, Chaban IA, Kononenko NV, Baranova EN, Dolgov SV, Kharchenko PN, Polyakov VY (2014). Abnormal floral meristem development in transgenic tomato plants do not depend on the expression of genes encoding defense-related PR-proteins and antimicrobial peptides. RUSS J DEV BIOL 45 (1), 22–33
Khaliluev MR, Bogoutdinova LR, Baranova GB, Baranova EN, Kharchenko PN, Dolgov SV (2014). Influence of genotype, explant type, and component of culture medium on in vitro callus induction and shoot organogenesis of tomato (Solanum lycopersicum L.). Biol Bull Acad Sci USSR 41 (6), 512–521
Sidorova T, Miroshnichenko D, Dolgov S, Tjukavin G (2013). Transgenic carrot expressing Thaumatin II gene has enhanced resistance against fusarium avenaceum. Acta Hortic 974, 123–130
Miroshnichenko DN, Poroshin GN, Dolgov SV (2011). Genetic transformation of wheat using mature seed tissues. APPL BIOCHEM MICRO+ 47 (8), 767–775
Shulga OA, Mitiouchkina TY, Shchennikova AV, Skryabin KG, Dolgov SV (2011). Overexpression of AP1-like genes from Asteraceae induces early-flowering in transgenic Chrysanthemum plants. In Vitro Cell Dev Biol Plant 47 (5), 553–560
Dolgov SV, Serova TA, Taranov AI, Firsov AP (2011). Efficiency of co-suppression and RNA-silencing technologies for improving Plum pox virus resistance of transgenic Plum (Prunus domestica L.). Acta Hortic 899, 131–138
Trubetskaya OE, Shaloiko LA, Demin DV, Marchenkov VV, Proskuryakov II, Coelho C, Trubetskoj OA (2011). Combining electrophoresis with detection under ultraviolet light and multiple ultrafiltration for isolation of humic fluorescence fractions. Anal Chim Acta 690 (2), 263–268
Skripnikov AY, Anikanov NA, Kazakov VS, Dolgov SV, Ziganshin RK, Govorun VM, Ivanov VT (2011). The search for and identification of peptides from the moss Physcomitrella patens. Russ. J. Bioorganic Chem. 37 (1), 95–104
Skripnikov AY, Polyakov NB, Tolcheva EV, Velikodvorskaya VV, Dolgov SV, Demina IA, Rogova MA, Govorun VM (2009). Proteome analysis of the moss Physcomitrella patens (Hedw.) B.S.G. Biochemistry (Mosc) 74 (5), 480–490
Miroshnichenko D, Filippov M, Dolgov S (2009). Effects of daminozide on somatic embryogenesis from immature and mature embryos of wheat. AUST J CROP SCI 3 (2), 83–94
Lebedev VG, Dolgov SV (2008). Stability of gus and bar gene expression in transgenic pear clonal rootstock plants during several years. Acta Hortic 8001, 373–381
Mikhailov RV, Dolgov SV (2007). Transgenic plum (prunus domestica L.) plants obtained by agrobacterium-mediated transformation of leaf explants with various selective agents. Acta Hortic 738, 613–624
Rudenko NV, Sinegina LL, Arzhanov MA, Ksenzenko VN, Ivashina TV, Morenkov OS, Shaloiko LA, Vinokurov LM (2007). Barnase-barstar high affinity interaction phenomenon as the base for the heterogenous bioluminescence pseudorabies virus' immunoassay. J Biochem Biophys Methods 70 (4), 605–611
Filippov M, Miroshnichenko D, Vernikovskaya D, Dolgov S (2006). The effect of auxins, time exposure to auxin and genotypes on somatic embryogenesis from mature embryos of wheat. Plant Cell Tissue Organ Cult 84 (2), 213–222
Schestibratov KA, Dolgov SV (2005). Transgenic strawberry plants expressing a thaumatin II gene demonstrate enhanced resistance to Botrytis cinerea. Sci Hortic (Amsterdam) 106 (2), 177–189
Schestibratov KA, Mikhailov RV, Dolgov SV (2003). Plantlet regeneration from subculturable nodular callus of Pinus radiata. Plant Cell Tissue Organ Cult 72 (2), 139–146
Serdyuk OP, Smolygina LD, Ivanova EP, Firsov AP, Pogrebnoi PV (2000). 4-Hydroxyphenethyl alcohol - A new cytokinin-like substance isolated from phototrophic bacterium Rhodospirillum rubrum. Exhibition of activity on plants and transformed mammalian cells. Process Biochem 36 (5), 475–479
Mitiouchkina TY, Dolgov SV (2000). Modification of chrysanthemum plant and flower architecture by rolc gene from agrobacterwm rhizogenes introduction. Acta Hortic 508, 163–169
Mitiouchkina TY, Ivanova EP, Taran SA, Dolgov SV (2000). Chalcone synthase gene from antirrhinum majus in antisense orientation successfully suppressed the petals pigmentation of chrysanthemum. Acta Hortic 508, 215–217
Lebedev VG, Dolgov SV (2000). The effect of selective agents and a plant intron on transformation efficiency and expression of heterologous genes in pear Pyrus communis L. Russ J Genet 36 (6), 650–655
Dolgov SV, Miroshnichenko DN, Schestibratov KA (2000). Agrobacterial transformation of apple cultivar and rootstock. Acta Hortic 538, 619–624
Miroshnichenko DN, Dolgov SV (1999). The Effect of Explant Type on the Efficiency of Agrobacterium tumefaciens-Mediated Transformation of Carnation Dianthus caryophyllus L. upon Selection on Hygromycin. Russ J Genet 35 (9), 1038–1042
Berestovskaya NG, Shaloiko LA, Gorokhovatsky AY, Bondar VS, Vysotski ES, Maximov JE, Von Doehren H, Alakhov YB (1999). Cotranslational formation of active photoprotein obelin in a cell-free translation system: Direct ultrahigh sensitive measure of the translation course. Anal Biochem 268 (1), 72–78
Gorokhovatsky AY, Shaloiko LA, Bondar VS, Vysotski ES, Maximov EE, Von Doehren H, Alakhov YB (1998). Cell-free bioluminescent screening of translation inhibitors. J Appl Biochem 27 (3), 259–263
Merkulov SM, Bartish IV, Dolgov SV, Pasternak TP, McHugen A (1998). The Genetic Transformation of the Pear Pyrus communis L. Mediated by Agrobacterium tumefaciens. Russ J Genet 34 (3), 289–293

Back to top