Наука на кафедре

Область научной деятельности кафедры «Биофизика» - молекулярная физика живых систем (молекулярная биология, молекулярные основы обмена микроэлементов, биофизика белка). Сотрудники кафедры участвуют в исследованиях разнообразной тематики, которые объединяет использование концепций молекулярной биологии и современных методов исследования биологических систем.
 
Направление 1. Физическая биохимия микроэлементов
Микроэлементы обладают сочетанием свойств, которые делают их безусловно необходимыми для функционирования живых организмов и, одновременно, высоко токсичными. По этой причине в живых организмах микроэлементы транспортируются специальными молекулярными системами, работа которых тонко контролируется. Нарушения обмена микроэлементов врожденного (моногенные и мультифакторные наследственные заболевания) или приобретенного (экологические факторы, неправильное питание) характера увеличивают риск возникновения злокачественных, сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний. Наоборот, развитие указанных заболеваний сопровождается нарушениями метаболизма микроэлементов, которые увеличивают тяжесть их протекания.
Исследования метаболизма и гомеодинамики микроэлементов представляют совой современную, высоко актуальную и быстро развивающуюся область, находящуюся на стыке физики, химии, биологии и медицины. Изучение метаболизма микроэлементов требует применения системный подхода, сочетающего методы физической химии, биохимии, молекулярной биологии и физиологии, молекулярной эволюции, многомерной статистики и биоинформатики; привлечения различных модельных организмов.
На кафедре «Биофизика» исследуются следующие аспекты физической биохимии микроэлементов:

  • Метаболизм меди у млекопитающих: теоретические и медицинские аспекты

В рамках данной темы исследуется метаболическая система меди (включая механизмы, обеспечивающие гомеодинамику меди), ее эволюция, изменение в ходе онтогенеза и при патологиях. Разрабатываются модели животных с измененным метаболизмом микроэлементов. Изучается двунаправленная связь между ростом опухолей и изменением обмена меди в организме млекопитающих. Также изучается связь между статусом меди и транспортом цисплатина, клинического противоопухолевого препарата.

  • Использование пептидных фрагментов медьтранспортных белков для защиты от токсического действия тяжелых металлов

В рамках данной темы исследуется возможность применения фрагментов белков метаболической системы меди млекопитающих в качестве биологически-совместимых защитных агентов-хелаторов, специфично связывающих токсичные ионы тяжелых металлов (меди, серебра…). В исследованиях используются генно-инженерные методы, биофизические методы анализа белков

  • Роль марганца в образовании энцефалопатий

В рамках данной темы исследуется влияние ионов марганца на развитие патологий головного мозга (марганизм), схожих по клиническим проявлениям с болезнью Паркинсона. Отравление марганцем у человека возникает у сварщиков и при применении кустарно приготовленных наркотиков. Проводится поиск возможных молекулярных механизмов, лежащих в основе нейротоксичности марганца, и разработка подходов для коррекции патологического состояния.
 
Ключевые исполнители на кафедре: проф., д.б.н. Пучкова Л.В. (рук-ль направления); д.б.н. Скворцов А.Н., доц. Карпенко М.Н., доц. Санькова Т.П., доц. Васин А.В.
Основные отечественные партнеры: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт экспериментальной медицины", ФГБУ «НИИ гриппа» Минздрава России
Зарубежные партнеры: Отдел минерального метаболизма South-Western University (Даллас); Институт Фармакологии Mario Negri, Милан;
 
Направление 2. Молекулярное моделирование
Молекулярное моделирование – мощный исследовательский инструмент, неразрывно связанный с экспериментальными методами исследования структуры молекул и используемый для решения самых разнообразных задач естественных наук.
На кафедре «Биофизика» методы молекулярного моделирования и молекулярной динамики биологических макромолекул используются для исследования структуры и функций белков, осуществляющих упаковку ДНК в хроматин в ядрах клеток высших организмов. Взаимодействие белков с ДНК в хроматине является неотъемлемой частью всех фундаментальных биологических процессов – репликации, репарации, экспрессии генов. Помимо фундаментальных задач, методы молекулярного моделирования используются для исследования взаимодействия биомолекул с фармакологическими препаратами. Теоретические методы сочетаются с экспериментальными: малоугловым рассеянием нейтронов, спектроскопией кругового дихроизма, спектроскопией ядерного магнитного резонанса. Помимо чисто фундаментальных исследований
Ключевые исполнители на кафедре: к.ф.-м.н. Рычков Г.Н.
Основной партнер: Лаборатория молекулярной генетики Отдела молекулярной и радиационной биофизики ПИЯФ
Зарубежные партнеры: LBME CNRS, Université de Toulouse, France; Howard University, Washington DC, USA.
 
Направление 3. Создание генно-инженерных конструкций и рекомбинантных белков для разработки средств лечения, профилактики и диагностики вирусных инфекций
Работа в рамках данной темы направлена на создание генно-инженерных конструкций и рекомбинантных белков вирусов. Создание таких белков позволяет вести безопасную разработку вакцин и осуществлять интеллектуальный дизайн препаратов без необходимости работы с живыми вирусами, которые могут выполняться только в лабораториях соответствующего класса биобезопасности. Это наиболее актуально для вирусов IV группе патогенности (например, вирус Эбола).
Ключевые исполнители на кафедре: к.б.н. Васин А.В.
Основной партнер: ФГБУ «НИИ гриппа» Минздрава России