Заведующий - д.б.н. Васильева Светлана Васильевна

Телефон: ( 495) 939-72-93.

 

     С.В. Васильева – выпускница МГУ им. Ломоносова  (1961) и аспирантуры МГУ им. Ломоносова ( 1969), кандидат биол. наук ( 1969, научные руководители – д.б.н., проф. чл.-корр. РАН И.А. Рапопорт и д.б.н., проф. Ю.Т. Дьяков ), доктор биол. наук ( 1985), заслуженный деятель науки РФ (2004 г.). Работает в ИБХФ РАН с момента основания института в 1996 г., до этого времени работала в ИХФ АН СССР (РАН, начиная с 1965г.).  Области научных интересов:

 – молекулярные механизмы и генетической контроль  ДНК- репарационных процессов при моно- и суммарном воздействии in vivo и  in vitro химических соединений различных классов, включая природные газотрансмиттеры - мессенджеры NO и  H2S; генетические  и физико-химические основы их взаимодействия;

– фундаментальные механизмы регуляции формирования и дисперсии  биопленок антибиотикорезистентности и перспективы их использования в практике;  

– поиск и генетическое исследование новых кристаллических доноров NO, перспективных  для фундаментальной  науки, практической  биотехнологии и медицины.

 

Основные направления исследований

• молекулярная генетика;
• генетической контроль репарации ДНК;
• интерференция альтернативных ДНК- репарационных процессов;
• механизмы трансдукции сигналов  газотрансмиттерами;
• химия формирования малых нитрозотиолов- мессенджеров  in vivo и  in vitro;
• антиоксидантные функции NO и регуляция биопленок антбиотикорезистентности;
• поиск новых кристаллических доноров NO- перспективных для фундаментальных и прикладных исследований в биологии и медицине.

 

Лаборатория теоретической генетики организована в 1992 году в рамках Отдела химической генетики Института химической физики им. Н.Н. Семенова АН СССР. Этот отдел был создан в 1964 году при непосредственном участии лауреата Нобелевской премии, академика Н.Н. Семенова. Более 25 лет Отделом руководил выдающийся советский генетик, первооткрыватель химического мутагенеза, Лауреат Ленинской премии, чл.-корр. АН СССР Иосиф Абрамович Рапопорт.

В лаборатории были впервые развиты такие новые научные направления как изучение молекулярно-генетических механизмов мутагенной и противоопухолевой активности соединений класса N-нитрозоалкилмочевин, онколитиков, исследование феномена интерференции альтернативных ДНК-репарационных процессов, не связанных общим генетическим контролем, взаимосвязи структуры химических соединений и функций генома. В лаборатории открыта выдающаяся роль витамина – «репарагена» пара-аминобензойной кислоты (ПАБК) в регуляции индуцибельных ДНК - репарационных процессов и поддержании стабильности клеточного генома про- и эукариот. Уникальные свойства ПАБК ныне широко используются в медицине, биотехнологии, экологии, сельскохозяйственной селекции. Большие успехи достигнуты на новом перспективном направлении – изучении генетической активности сигнальной молекулы оксида азота (NO) и выявлении базовых закономерностей его полифункциональной биологической активности. Впервые на клеточном уровне установлены молекулярно-генетические механизмы цито-, генотоксической и высокой противоопухолевой активности кристаллических моно- и биядерных железо-сера нитрозильных комплексов железа (в том числе, активация различных систем репарации с индукцией одно- и двунитевых разрывов ДНК, индукция апоптоза, ингибирование ряда ключевых ферментов репарации алкилирующих повреждений ДНК как важнейшего фактора сенсибилизации клеток и др.). Формирование динитрозильных комплексов железа – необходимый этап в реализации генетической активности тетранитрозильного комплекса с тиосульфатом [Na2 [Fe2 (m-S2O3)2 (NO) 4]x 4H2O.

В 2005 году в лаборатории  открыто новое явление квази-адаптации (термин «квази–Ada» введен нами) к алкилирующим агентам – фундаментальный процесс репарации ДНК, который индуцируется NO и приводит к росту активности генов Ada-регулона и  резистентности клеток к алкилированию. Получены свидетельства функциональных преимуществ нитрози(ли)рования SH-групп цистеина в структуре регуляторного белка – хемосенсора Ada по сравнению с их алкилированием, являющегося ключевым этапом в осуществлении регуляторной функции белка. Доказано, что трансдукция генетического сигнала в квази-Ada опосредована формированием сигнальных молекул общей структуры (RS)-2 Fe+(NO+)2 как основной функциональной единицы NO ( С.В. Васильева, Е.Ю. Мошковская. Новое явление квази – адаптивного ответа к алкилирующим агентам в Escherichia coli // Генетика. 2005. Т.41. №5. С. 1-7). В лаборатории  был впервые составлен  прогноз и получены экспериментальные подтверждения индукции оксидом азота «промутагенного и проканцерогенного» ДНК SOS-репарационного ответа,  изучены генетические основы высокой мутагенной и канцерогенной активности NO.

       В ликвидации потенциально-летальных NO-индуцированных повреждений в E.coli принимают участие система эксцизионной репарации оснований и нуклеотидов ДНК и полифункциональные системы SoxRS- и OxyR.. Впервые установлено, что мишенями в трансдукции сигналов NO являются также системы SOS- репарации ДНК и Ada-ответа. Однако, пока отсутствуют данные о структурах- предшественниках и этапах формирования SOS-сигнала, а также участии рекомбинационной репарации в ликвидации потенциально летальных повреждений, вызванных NO–донорами. Изучение роли SOS- и рекомбинационной репарации ДНК как составных частей сложного комплекса путей восстановления потенциально-летальных NO-повреждений ДНК приведет к идентификации главных “суицидных” (термин T.Nakano) мишеней цитотоксического действия NO, расширит знания о молекулярных механизмах их формирования, даст начало новому научному направлению в исследованиях по целенаправленному созданию высокоэффективных NO-содержащих соединений-цитостатиков с избирательной регуляцией активности именно этих систем.

В лаборатории была экспериментально обоснована приоритетная гипотеза о новой сигнальной функции оксида азота - регуляции в условиях гипоксии экспрессии гена aidB Ada - адаптивного ответа E.coli, необходимого для защиты анаэробно растущих клеток от эндогенных продуктов алкилирования Согласно гипотезе, белок анаэробиоза Fnr[4Fe-4S]2+ является NO-мишенью и выполняет функции NO-сенсора и регулятора трансдукции сигнала. При формировании сигнала используются преимущества структуры [Fe-S] редокс- кластера белка Fnr с трансформацией химического сигнала в функциональный ответ. Были разработаны альтернативные методы анаэробного культивирования клеток; изучены закономерности экспрессии гена aidB  моно- и биядерными нитрозильными комплексами – донорами NO; получены доказательства избирательной позитивной регуляции (up -regulation) экспрессии aidB в интактных клетках в условиях гипоксии и негативной регуляции - ингибирования (down –regulation) процесса донорами NO.

На протяжении десятилетий фундаментальные закономерности молекулярно-генетических механизмов ДНК репарационных процессов  исследуются преимущественно на  детально изученных структурах клеток E.coli. Однако гомология генетических структурных элементов и их  функций, сформировавшихся  на протяжении эволюции, позволяет устанавливать закономерности, общие для всех биосистем. Так, согласно последним данным, ген aidB E.coli способен экспрессироваться в клетках человека. Он кодирует белок в 60 кДа, который является структурным и функциональным гомологом ряда ацил-коэнзим-А-дегидрогеназ человека, и его активность, по-видимому, можно контролировать с помощью NO.  Открытие тонких механизмов трансдукции NO генетического сигнала резистентности клеток к стрессам, cпособствовало выявлению молекулярно-генетических механизмов онколитической активности  кристаллических железо-сера-нитрозильных комплексов, впервые синтезированных в ИПХФ РАН. Проводится их детальное доклиническое изучение с целью создания на их основе эффективных лекарственных препаратов «мишенного действия».

Интерес к NO-донорам как регуляторам формирования биопленок антибиотикорезистентности, связан с рядом причин. Главная - накопление в анаэробных условиях избытка разнообразных NO species (NOS). Регуляторами резистентности E.coli к этим высокоактивным соединениям окислительного ряда являются системы  SoxRS[2Fe-2S] и Fnr[4Fe-4S], в основе транскрипционной активности которых - изменение структуры кластеров железо-серных белков. Изучение NO и его доноров in vivo впервые установило, что не свободный короткоживущий NO, а низкомолекулярные динитрозильные комплексы железа ДНКЖ, функционируют  как сигнальные молекулы  активации  ДНК-репарационных систем защиты от окислительного стресса, - главного сигнала запуска формирования биопленок. Детали изучения фундаментальных механизмов, лежащих в основе регуляции важнейшей проблемы современной биологии и медицины- биопленок резистентности- содержатся в нашей новейшей монографии (Васильева С.В, Стрельцова Д.А, Романова Ю.М., Толордава Э.Р. Монография «Фундаментальные науки – медицине. Биофизические медицинские технологии.». Под ред. А.И. Григорьева и Ю.А. Владимирова, 2015 г.) С. 103-134 , Изд-во «MАКС Пресс», Москва стр. 103-134. 

Состав лаборатории:

Васильева С.В., зав. лаб., д.б.н., проф.;

Бородин М.К., м.н.с.;

Лотова Ю.Д., м.н.с .

Мороков Е.С., м.н.с.;

Петрищева М.С., м.н.с.

Избранные публикации

Lobysheva, S.V. Vasilieva, I.I. M.V. Stupakova, V.D. Mikoyan, A.F. Vanin. Induction of the SOS DNA repair response in Escherichia coli by nitric oxide donating agents: dinitrosyl iron complexes with thiol-containing ligands and S-nitrosothiols // FEBS Lett. 1999. 454. 177-80

Vasilieva, S.V. SOS Chromotest methodology for fundamental genetic research // Res. Microbiol. 2002. 153(7). p. 435-40

С.В. Васильева, Е.Ю. Мошковская. Новое явление квази – адаптивного ответа к алкилирующим агентам в Escherichia coli // Генетика. 2005. Т.41. №5. С. 1-7.

С.В. Васильева, Е.Ю. Мошковская, Н.А. Санина, Т.Н. Руднева, А.В.Куликов, С.М. Алдошин. Формирование динитрозильных комплексов железа – необходимый этап в реализации генетической активности тетранитрозильного комплекса с тиосульфатом [Na2 [Fe2 (m-S2O3)2 (NO) 4]x 4H2O. //Доклады РАН. 2005. Т.402. №5. С. 1-4.

C.В. Васильева, Д.А. Стрельцова, Е. Ю. Мошковская, Н.А. Санина, С.М. Алдошин. Белок Fnr – [4Fe-4S]2+ - регулятор экспрессии гена aidB Escherichia coli при анаэробном культивировании // Доклады РАН. 2010. Т. 433(3). 1-4.

С.В. Васильева, Д.А. Стрельцова, Е.Ю. Мошковская, А.Ф. Ванин, В.Д. Микоян, Н.А. Санина, С.М. Алдошин. Обратимая NO-катализируемая деструкция железо-серного кластера фактора транскрипции белка Fnr[4Fe-4S]2+- один из путей регуляции активности гена aidB при анаэробном культивировании Escherichia coli // Доклады РАН. 2010, Т. 435(1). 112-11.

Vasilieva S.V., Strel’tsova D.A. Transcriptional regulation of the Escherichia coli Adaptive response aidB Gene – an “Emergency Gene”//J. Characterization and Develop. Novel Materials (JCDNM). 2012. V.3. № 3/4. Рp.273-281

Васильева С.В., Стрельцова Д.А., Старостина И.А., Санина Н.А. Оксид азота участвует в регуляции сборки Fe-S-кластеров белков и формировании биопленок клетками Escherichia coli// Известия РАН. Сер. Биол. 2013. №4. С. 1-7.

Васильева С.В., Стрельцова Д.А. Реконструкция Fe-S кластеров белков в Escherichia coli и формирование биопленок // Доклады РАН. 2013. Т. 448. № 4. С. 1-6.

A.F. Vanin, S.V. Vasilyeva, D.A. Streltsova, V.D. Mikoyan Vanin, A.F. EPR Characterization of Mononuclear Dinitrosyl Iron Complex with Persulfide Ligand as a New Representative of Dinitrosyl Iron Complexes in Biological Systems: an Overview // Applied Magnetic Resonance. 2014. № 45. Рр. 375-387

Vasilieva S.V., Streltsova D.A. Nitric oxide regulates biofilm formation in E. coli.//Research. 2014. 1:792.Васильева С.В, Стрельцова Д.А, Романова Ю.М., Толордава Э.Р. Монография «Фундаментальные науки – медицине. Биофизические медицинские технологии.». Под ред. А.И. Григорьева и Ю.А. Владимирова, 2015 г. Стр. 103-134 , Изд-во «MАКС Пресс», Москва.

Публикации сотрудников лаборатории теоретической генетики за 2015 год (зав. лаб. С. В. Васильева)

статьи в русских журналах:

1.Васильева С.В., Груничева Н.С., Стрельцова Д.А., Петрищева М.С. Эндо- и экзогенные регуляторы формирования бактериальных биопленок антибиотикорезистентности. Обзор,10 стр. Издательский Центр Русальянс «Сова». Междунар. Научная Конф. МДК 2015.  Наука и образование on line. www: http://EEMS- science.ru.

2.Васильева С.В., Стрельцова Д.А.Взаимодействие мессенджеров-« газотрансмиттеров» NO и Н2S в сигнальных и регуляторных процессах в бактериальной клетке. Доклады РАН, 2015. Т. 461, No. 5, pp. 599–603.

3.Vasilieva S.V., Streltsova D.A. Nitric oxide regulates biofilm formation in E. coli. «Research» (on-line open access journal). http://www.labome.org/research/Nitric-oxide-regulates-biofilm-formation-in-E-сoli.html.2015. http://dx.doi.org/10.13070/rs.en.1.792. ISSN: 2334-1009. Publisher: Labome.org. ncbi.nlm.nih.gov.

Глава в коллективной монографии:

Васильева С.В.,  Стрельцова Д.А., Романова Ю.М., Толордава Э.Р. Оксид азота- новейший инструмент в изучении генетических основ медицинских технологий. Биофизические медицинские технологии. Монография в 2-х томах;  Т.1 под ред. акад.  А.И.Григорьева и Ю.А. Владимирова.- М.: МАКС Пресс, 2015. 448 с. (103-134).