Институт физиологии
Коми научного центра УрО РАН

 

 

 

 

ИнститутДеятельностьРазработкиАдминистрацияПодразделенияПубликацииНаучные форумыАспирантураДиссертационный советСовет молодых ученых

Институт физиологии КНЦ Уральского отделения Российской академии наук Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра "Коми научный центр" Уральского отделения Российской академии наук (ИФ Коми НЦ УрО РАН)
Адрес: 167982, Республика Коми, г. Сыктывкар, ГСП-2, ул. Первомайская 50
тел./факс: +7 (8 8212)24-00-85
E-mail: office@physiol.komisc.ru

 

 

 


 

   
 
Новости и события
 
     
   
 
Подразделения

 

Лаборатория физиологии сердца

Отдел молекулярной иммунологии и биотехнологии

Отдел экологической и медицинской физиологии

Лаборатория криофизиологии крови

Лаборатория физиологии микроорганизмов

 

 

 
     

 

   
 

Институт arrow Подразделения arrow Отдел молекулярной иммунологии и биотехнологии  

Отдел молекулярной иммунологии и биотехнологии

 

Заведующий отделом - д.б.н., доцент Попов Сергей Владимирович, научный руководитель отдела

Область научных интересов: иммунология, питание, физиологически активные вещества.

Сыктывкар. Тел./факс 8(8212) 24-10-01, E-mail: popov@physiol.komisc.ru

 

 

 

 

 

 

Лаборатория гликологии

 

 

Заведующая лабораторией - к.х.н., доцент Патова Ольга Андреевна. Область научных интересов: биоорганическая химия, химия физиологически активных веществ.

Сыктывкар. Тел./факс 8(8212) 24-10-01, E-mail: Этот e-mail защищен от спам-ботов. Для его просмотра в вашем браузере должна быть включена поддержка Java-script

- Группа физиологического скрининга (руководитель группы - д.х.н., доц. Головченко В.В.)

- Группа биоматериалов (руководитель группы - к.х.н., доц. Патова О.А.)

 

 

 

 

 

Группа биотехнологии

 

 

руководитель группы - д.б.н., доцент Гюнтер Елена Александровна. Область научных интересов: биотехнология, биохимия и физиология растений, культура клеток.

Сыктывкар. Тел./факс 8(8212) 24-10-01, Тел./факс 8 (8212) 24-00-85, E-mail: gunter@physiol.komisc.ru

Группа функциональных продуктов питания

 

 

руководитель группы - д.б.н., доцент Попов Сергей Владимирович. Область научных интересов: иммунология, питание, физиологически активные вещества.

Сыктывкар. Тел./факс 8(8212) 24-10-01, E-mail: popov@physiol.komisc.ru

 

 

 

 

Группа интегративной физиологии

Руководитель группы – д.б.н., проф. Прошева Валентина Ивановна

Сыктывкар. Тел./факс 8(8212) 24-10-01, E-mail:

ОТДЕЛ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ИММУНОЛОГИИ И БИОТЕХНОЛОГИИ

 

Отдел молекулярной иммунологии и биотехнологии (ОМИБ) создан в конце 1994 г. по инициативе акад. Оводова Ю.С. и к.х.н. Оводовой Р.Г. В настоящее время в состав ОМИБ, который возглавляет д.б.н., Попов С.В., входят три лаборатории: лаборатория гликологии (зав. к.х.н. Патова О.А.), лаборатория молекулярной физиологии и иммунологии (зав. д.б.н. Попов С.В.) и лаборатория биотехнологии (зав. к.б.н. Гюнтер Е.А.), силами которых проводятся всесторонние исследования пектиновых веществ.

Под научным руководством академика Оводова Ю.С. сотрудниками Отдела изучены структурно-химические характеристики, биотехнология и физиологическая активность пектиновых полисахаридов растений европейского Севера России, разработаны биотехнологические методы получения карбогидраз – ферментов углеводного обмена. Из овощей и фруктов, наиболее часто употребляемых жителями Севера, впервые выделены пектин-белковые комплексы. Обнаружена способность пектин-белковых комплексов, содержащихся в растительной пище, сорбировать биологически активные вещества гастродуоденальной среды человека.

В Отделе работает пять докторов наук и пять кандидатов наук. Общая численность Отдела на начало 2016 г. составила 30 чел.

Основные направления исследований

- разработка способов выделения растительных полисахаридов, обладающих физиологической активностью и ценными техническими свойствами;
- определение структуры и модификация полисахаридов растений;
- изучение механизмов физиологического действия растительных полисахаридов;
- биотехнологическое получение полисахаридов с помощью клеточных культур.
 
 
 
важнейшие результаты фундаментальных исследований
Проведен скрининг большого числа растений, широко распространенных на территории Республики Коми, на содержание в них полисахаридов, в первую очередь, пектиновых веществ.
Показано, что в состав клеточных стенок большинства растений европейского Севера России входят пектиновые полисахариды с традиционной структурой, характеризующейся преимущественным содержанием линейного 1,4-a-D-галактуронана, часть остатков галактуроновой кислоты в котором метилэтерифицирована, и разветвленной областью, представленной рамногалактуронаном-I с боковыми цепями, образованными остатками арабинозы и галактозы. Выявлены пектины с уникальным строением: лемнан, апиогалактуронановый пектин ряски малой Lemna minor, и комаруман, пектин сабельника болотного ComarumpalustreL., содержащий разветвленный галактуронан в главной углеводной цепи. Установлено, что в растениях, принадлежащих к одной таксономической группе, независимо от климатических условий синтезируются близкие по моносахаридному составу полисахариды. Систематический недостаток влаги, испытываемый растением в период роста, вызывает снижение синтеза пектиновых полисахаридов в клеточных стенках растений, не влияя на моносахаридный состав полисахаридов.
 
 
 
 
Установлено, что пектиновые полисахариды обладают широким спектром иммуномодулирующей активности, обусловленной строением главной углеводной цепи и разветвленных областей макромолекулы. Выявлено уникальное свойство пектинов – полипотентность структуры в отношении действия на иммунную систему, которое основано на наличии в пектиновой макромолекуле фрагментов, способных снижать или увеличивать иммунную реактивность.
Обнаружена высокая противовоспалительная активность галактуронана, представляющего собой главную углеводную цепь всех пектинов. Разработан и запатентован способ получения активного галактуронана практически из любого растительного сырья. Наличие блоков разветвленного галактуронана в комарумане вызывает двухфазный характер иммуномодулирующего действия пектина – снижение лейкоцитарной активности сменяется ее увеличением.
Установлено, что пектины, имеющие развитую разветвленную область, которая представлена RG-I или апиогалактуронаном, стимулируют неспецифические (фагоцитоз) и антиген-специфичные клеточные иммунные реакции, в частности, реакцию гиперчувствительности замедленного типа. Тонкое строение боковых углеводных цепей пектинов определяет способность стимулировать активность лейкоцитов.
Показано, что иммуномодулирующее действие зависит от молекулярной массы пектинов. Способностью снижать иммунную реактивность обладают пектины и галактуронаны с молекулярной массой свыше 300 кДа. Иммуностимулирующим действием обладают пектины с молекулярной массой до 100 кДа.
Обнаружено, что в условиях гастральной среды под действием соляной кислоты, присутствующей в желудочном соке, происходит деградация гликозидных связей пектинов. Степень деструкции пектиновых макромолекул определяется их структурными особенностями: меньшей деструкции подвергаются пектины, имеющие в составе макромолекул значительные участки галактуронана. Выявлено, что при последовательном кислотном и ферментативном гидролизе пектинов деструкция углеводных цепей пектинов сопровождается образованием высокомолекулярных фрагментов.
Установлено, что в условиях гастральной среды из пищевых растений экстрагируются пектин-белковые комплексы, содержащие в своем составе пектины и белки (ПБК). ПБК различных растений отличаются соотношением углеводной и белковой составляющих и характеризуются высокой полидисперсностью. Углеводная часть ПБК представлена пектиновыми полисахаридами, в состав углеводной цепи которых входят остатки галактуроновой кислоты, галактозы, арабинозы и рамнозы. Отличительной особенностью углеводной части является высокая степень метилэтерификации остатков галактуроновой кислоты. В состав ПБК преимущественно входят кислые белки, в аминокислотном составе которых преобладают остатки моноаминодикарбоновых кислот, заряженных отрицательно при рН<7: аспартата и глутамата. Пепсин не приводит к избирательному разрушению пептидных связей; при добавлении его в экстрагирующий раствор наблюдается снижение количества всех аминокислотных остатков.
Выявлена способность ПБК сорбировать гормоны (лептин, эстрогены), факторы роста (ЭФР) и цитокины (в частности, фактор некроза опухолей – ФНО) из гастродуоденальной среды invitro. Способность связывать низкомолекулярные биорегуляторы (<20 кДа) выше у ПБК, выделенных в присутствии пепсина. ПБК и пектины овощей ингибируют активность панкреатической амилазы и ксантиноксидазы, а также увеличивают активность микробиальной β-глюкуронидазы. Адсорбция β-глюкуронидазы на фракциях ПБК капусты выше у образцов с низкой степенью метилэтерификации остатков галактуроновой кислоты. Стимуляция активности фермента прямо пропорциональна содержанию белка в ПБК.
 
Разработан биотехнологический способ получения ПБК с помощью каллусных культур. Показано, что ПБК каллуса смолевки и ряски состоят в основном из слаборазветвленных пектиновых полисахаридов с молекулярной массой более 300 кДа и белка, а ПБК пижмы - из слаборазветвленных (Mw >300 кДа) и более разветвленных (Mw 100-300 кДа) пектиновых полисахаридов и белка. Добавление пектиназы и β‑галактозидазы в культуральную среду приводит к снижению молекулярной массы пектина и содержания 1,4-a-D-галактуронана, снижению содержания остатков арабинозы и галактозы в боковых углеводных цепях разветвленной области RG-I. Степень модификации полисахаридов под действием гликаназ определяется особенностями их структуры, в частности, строением боковых цепей и степенью метилэтерификации.
Найдено, что сокультивирование каллусных клеток с фитопатогенными грибами вызывает снижение молекулярной массы пектина и содержания 1,4-a-D-галактуронана в пектиновой макромолекуле. Модификация строения пектинов клеточной стенки обусловлена изменением активности гликаназ как мицелиальных, так и растительных клеток.
Создана и поддерживается коллекция каллусных культур смолевки обыкновенной, смолевки татарской, ряски малой и пижмы обыкновенной. Разработан способ биотехнологического получения растительных полисахаридов с заданными свойствами и строением с помощью каллусных культур, высокопродуктивных по синтезируемым полисахаридам. Изучено влияние различных факторов на продуцирование полисахаридов каллусными культурами.
Разработан и запатентован комбинированный способ получения очищенных препаратов полигалактуроназы, применяемой для исследования структуры пектиновых полисахаридов, с активностью, значительно превышающей активность фермента исходной культуры и известных коммерческих образцов.
Показано, что пектиновые полисахариды способствуют прорастанию семян и ускоряют рост проростков сельскохозяйственных культур, что ведет к повышению их урожайности и улучшению качества продукции.
 
 
 
 
прикладныЕ разработкИ
- разработан и запатентован общий метод препаративного выделения пектиновых полисахаридов из свежесобранного растительного сырья (Патенты РФ №№ 2149642 от 27.05.2000; 2176515 от 10.12.2001);
- установлены оптимальные составы питательных сред для получения и культивирования каллусных тканей смолевки и ряски; разработан способ выделения полисахаридов из каллусной биомассы (Патенты РФ №№ 2169769 от 27.06.2001; 2171840 от 10.08.2001; 2171841 от 10.08.2001; 2175843 от 20.11.2001);
- предложен способ получения редко встречающегося разветвленного моносахарида апиозы из полисахарида ряски малой LemnaminorL. (Патент РФ № № 2190666 от 10.10.2002);
- разработан способ получения из растительного сырья галактуронанов, обладающих противовоспалительным действием (Патент № 2344829 от 27.01.2009);
- выявлена способность ряда полисахаридов ускорять всхожесть, прорастание семян, рост проростков и увеличивать урожайность сельскохозяйственных культур. Даны рекомендации по использованию данных полисахаридов при выращивании огурцов и томатов в тепличных хозяйствах;
 
перспективы развития отдела
- изучение структурных изменений пектинов в процессе биосинтеза и биотрансформации в желудочно-кишечном тракте животных;
- создание на основе наработанных пектинов и их фрагментов новых функциональных продуктов питания, снижающих риск возникновения ряда заболеваний, в частности, пищевых аллергий и воспалительных заболеваний кишечника;
- разработка адъювантов для пероральной иммунизации людей и животных;
- создание конъюгатов и комплексов растительных полисахаридов с биологически активными веществами;
- конструирование на основе полисахаридов наночастиц и систем направленной доставки лекарственных препаратов;
- поиск новых растительных полисахаридов, обладающих физиологической активностью.
- изучение надмолекулярных и гелевых структур пектиновых полисахаридов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
« Лаборатория физиологии сердца   Отдел экологической и медицинской физиологии »