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

Приглашенный ученый Боуман Майкл Кейт США
Номер договора
14.W03.31.0034
Период реализации проекта
2018-2020
52
Количество специалистов
28
научных публикаций
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

Приоритет СНТР: в


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:

  • Разработана стратегия модернизации импульсного спектрометра электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), заключены контракты на покупку высокотехнологичного современного оборудования для ЭПР-спектроскопии и томографии. Оборудование будет использоваться для решения современных фундаментальных и прикладных задач в области исследования структуры и функций белков и нуклеиновых кислот, патологических процессов, протекающих при различных заболеваниях.
  • Разработаны удобные методы синтеза пространственно затрудненных радикалов пирролидинового ряда. На сегодняшний день это самые устойчивые к восстановлению нитроксильные радикалы в мире. На базе таких радикалов получен ряд спиновых меток и зондов с pH-зависимым спектром ЭПР, которые могут быть использованы для биофизических исследований in vivo или в структурной биологии для исследований механизмов функционирования биомолекул внутри живой клетки. Продемонстрирована эффективность использования таких зондов для неинвазивного мониторинга изменений рН в тканях живых мышей – носителей ксенографических опухолей разных типов.
  • Получен ряд других полезных соединений, в том числе: серия нитроксильных радикалов с флюорофорными спиропирановыми фрагментами; ряд спиновых меток для исследований в области структурной биологии, ряд бирадикалов для структурных исследований с применением динамической поляризации ядер.
  • Методом ЭПР исследованы магнитно-резонансные параметры (g-фактор, константы сверхтонкого взаимодействия, электронная спиновая релаксация) синтезированных тритильных и нитроксильных радикалов. Полученные спиновые метки применены для исследования структуры биомолекул и их комплексов.

Внедрение результатов исследования:

Ряд синтезированных химических соединений (в том числе: рН-чувствительные спиновые зонды с повышенной устойчивостью к восстановлению, нитроксильные радикалы с флюорофорными спиропирановыми фрагментами, 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:

  • Разработан курс лекций по современным методам электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и их приложениям в биофизике, включая результаты проекта, курс предназначается для магистрантов и аспирантов Новосибирского государственного университета, ИХКиГ СО РАН, МТЦ СО РАН и НИОХ СО РАН. В рамках курса в 2019-м году сотрудниками Лаборатории будут прочитаны лекции, проведены семинарские занятия, практические работы.

  • Защиты: 2 кандидатские диссертации, 1 выпускная квалификационная работа бакалавра.

Сотрудничество:

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), Новосибирский государственный университет (Россия): совместные исследования.

Скрыть Показать полностью
Bothe S., Nowag J., Klimavičius V., Hoffmann M., Troitskaya T., Amosov E., Tormyshev V., Kirilyuk I., Taratayko A., Kuzhelev A., Parkhomenko D., Bagryanskaya E., Gutmann T. and Buntkowsky G.
Novel Biradicals for Direct Excitation Highfield Dynamic Nuclear Polarization. The Journal of Physical Chemistry C 122(21): 11422–11432 (2018).
Komarov D., Ichikawa Y., Yamamoto K., Stewart N., Matsumoto S., Yasui H., Kirilyuk I., Khramtsov V., Inanami O. and Hirata H.
In Vivo Extracellular pH Mapping of Tumors Using Electron Paramagnetic Resonance. Analytical Chemistry 90(23): 13938–13945 (2018).
Lampp L., Rogozhnikova O., Trukhin D., Tormyshev V., Bowman M., Devasahayam N., Krishna M., Mäder K. and Imming P.
A Radical Containing Injectable In-situ-oleogel and Emulgel for Prolonged In-vivo Oxygen Measurements with CW EPR. Free Radical Biology and Medicine 130: 120–127 (2019).
Kuzhelev A., Krumkacheva O., Ivanov M., Prikhod’ko S., Adonin N., Tormyshev V., Bowman M., Fedin M. and Bagryanskaya E.
Pulse EPR of Triarylmethyl Probes: A New Approach for the Investigation of Molecular Motions in Soft Matter. The Journal of Physical Chemistry B 122(36): 8624–8630 (2018).
Rudnitskaya E., Kozlova T., Burnyasheva A., Kolosova N. and Stefanova N.
Alterations of hippocampal neurogenesis during development of Alzheimer's disease-like pathology in OXYS rats. Experimental Gerontology 115: 32–45 (2019).
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория колебательной спектроскопии и химической визуализации

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук"

Химия

Новосибирск

Казарян Сергей Гургенович

Великобритания

2019-2021

Лаборатория физики поверхности и катализа

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова"

Химия

Владикавказ

Заера Франциско

США

2019-2021

Лаборатория химического дизайна новых многофункциональных материалов

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Химия

Екатеринбург

Миньон Антуан Бернар Поль

Франция

2019-2021