Представление на соискание премии Правительства Москвы молодым ученым

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ

на соискание премии Правительства Москвы молодым ученым

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков и Российской академии наук выдвигает кандидатуры Баранова Михаила Сергеевича, Царьковой Александры Сергеевны и Осиповой Зинаиды Михайловны на соискание премии Правительства Москвы молодым ученым за 2016 год за исследование химических основ процессов биолюминисценции и флуоресценции живых организмов.

1. Фамилия Имя Отчество

(Baranov Mikhail Sergeevich), (Tsarkova Aleksandra Sergeyevna), (Osipova Zinaida Mikhaylovna)

2. Дата и место рождения

- 29.03.1986, Москва; - 22.11.1986, Москва; - 15.06.1990, Красногорск, МО.

3. Адрес места жительства

- 119136, г. Москва, 2-й Сетуньский пр-д., ; - 115054, г. Москва, Б. Строченовский переулок, д. 4, стр.1, кв. 29; - 143400, МО,

4. Телефон

- 8 [phone]; - 8 [phone]; - 8 [phone]

5. Гражданство

, и - Российское.

6. Место работы

, и - Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков и Российской академии наук. Группа синтеза природных соединений.

7. Должность

- н. с. ; - м. н.с. ; - м. н.с.

8. Ученая степень

- к. х.н.; - к. х.н.; - к. х.н.

9. Адрес электронной почты

- *****@***com; - *****@***com; - *****@***com

10. Номинация конкурса

Химия и науки о материалах

11. Описание работы

, , – одни из лучших в России специалистов в области тонкого органического синтеза, а также химии природных соединений. На соискание премии выдвигается цикл работ коллектива, посвященный хромофорам флуоресцентных белков и их производным, а также изучению химических механизмов биолюминесценции почвенных червей Fridericia heliota и высших грибов.

Способность некоторых живых организмов светиться давно привлекала исследователей, а изучение химической основы этих процессов, включающее расшифровку строения и встречный синтез молекул, ответственных за излучение света, и по сей день является важной задачей.

Флуоресценция - это способность веществ к излучению света под действием излучения с меньшей длиной волны. Ключевым объектом, ответственным за флуоресцентные процессы в живых организмах, являются флуоресцентные белки. В ходе изучения этих белков было установлено, что за их флуоресцентные свойства отвечает хромофор, образованный несколькими аминокислотами за счет внутрибелковой конденсации и окисления. Синтез изолированных хромофоров показал неожиданный результат – в свободном от белка состоянии данные соединения совершенно нефлуоресцентны.

Долгое время природа этого явления оставалась загадкой для научной общественности. Однако благодаря практическим и теоретическим исследованиям выдвигаемого на премию научного коллектива была установлена и окончательно подтверждена причина этого явления, связанная с конформационной подвижностью молекулы хромофора.

Надо отметить, что в результате проведенных исследований была не только установлена причина упомянутого феномена, но также было получено новое семейство флуоресцентных красителей – борированных производных хромофоров флуоресцентных белков. В ходе работы было создано множество флуоресцентных веществ нового типа, обладающих самой разной окраской и различными физико-химическими свойствами. Более того, была успешно показана возможность использования этих веществ в роли флуоресцентных маркеров, которые позволили проводить наблюдения за процессами как in vitro, так и непосредственно в живых системах.

Не менее важной стала возможность использования полученных веществ в роли так называемых флуорогенных красителей – веществ, чья флуоресценция проявляется особенно ярко при связывании с целевыми молекулами, например белками. Полученные научным коллективом библиотеки флуорогенных веществ были протестированы на группе биологических объектов, в результате чего была показана эффективность использования их в роли инструментов для визуализации, в том числе с применением флуоресцентной спектроскопии сверхвысокого разрешения.

Вся группа полученных флуоресцентных и флуорогенных маркеров была запатентована, и сейчас научным коллективом ведется активная разработка широкого круга средств визуализации на их основе.

Кроме того, исследования коллектива в области химии хромофоров флуоресцентных белков привели к открытию новых методов синтеза гетероциклических соединений, включающих оксазолы, оксазины, а также дикетопиперазины - аналоги лекарственных средств против вируса гриппа.

Биолюминесценция – это способность живых организмов испускать свет за счет ферментативного окисления кислородом небольших молекул – люциферинов. По состоянию на 2013 год было изучено и охарактеризовано всего 7 основных биолюминесцентных систем.

Однако за последние три года, благодаря работе выдвигаемого на премию научного коллектива, была расшифрована химическая основа двух новых биолюминесцентных систем - почвенных червей Fridericia heliota и высших грибов.

В ходе изучения биолюминесцентной системы почвенных червей Fridericia heliota ключевой проблемой оказалось крайне малое количество выделяемого из природных объектов вещества-люциферина, не позволяющее однозначно определить его структуру. Однако, благодаря масштабной работе А. Царьковой, З. Осиповой и М. Баранову удалось провести встречный синтез всех возможных изомеров этого соединения, и тем самым окончательно определить его строение. Высокая стабильность полученного люциферина (вещество устойчиво в растворе на воздухе продолжительное время) и его низкая токсичность выгодно выделяют его среди остальных известных субстратов биолюминесценции.

Разработанная научным коллективом методика синтеза позволяет получить целый ряд похожих соединений. Так, были получены функциональные аналоги, обладающие улучшенными характеристиками, являющиеся перспективными кандидатами для создания новых аналитических методов биоимиджинга in vivo, а также для визуализации процессов в живых тканях и организмах. В результате синтеза функционального аналога аденилата люциферина Fridericia был окончательно подтвержден механизм этой реакции биолюминесценции.

Еще одним объектом исследования А. Царьковой, З. Осиповой и М. Баранова стала биолюминесцентная система высших грибов. Биолюминесценция этих организмов известна с древности, первые описания такого явления были приведены еще в работах Плиния и Аристотеля. Однако до недавнего времени химизм этого процесса оставался загадкой.

Исследования биолюминесценции грибов также осложнялись вышеупомянутой проблемой – биологический материал содержал крайне малое количество ключевого вещества. Благодаря работе коллектива был проведен встречный синтез и установлена структура как люциферина грибов, так и его биологического предшественника. А. Царьковой, З. Осиповой и М. Баранову удалось разработать синтез не только этих веществ, но и создать ряд функциональных аналогов с измененными спектральными характеристиками. Более того, недавно методом встречного синтеза коллективом также была подтверждена структура продукта биолюминесцентной реакции грибов - оксилюциферина.

Новизна и актуальность работ научного коллектива подтверждается публикациями в ведущих научных журналах (Nature, Chemical Society Reviews, Angewandte Chemie, Journal of the American Chemical Society, Chemistry - A European Journal, Chemical Communications и др.). По тематике работы научным коллективом опубликовано 25 научных работ (суммарный импакт фактор - 195).

Таким образом коллективу удалось получить ряд новых и интересных результатов, которые внесли заметный вклад в понимание процессов биолюминесценции и флуоресценции живых организмов.

12. Электронный адрес профиля в международных реферативных базах данных и системах цитирования

- ResearcherID:L-5014-2016, ScopusID:55170275100; - ResearcherID:M-5240-2016, ScopusID:55943342700; - ResearcherID:M-3466-2016, ScopusID:36936100200.

13. Сведения об участии соискателя(ей) в научных мероприятиях (за последние 5 лет).

- XXVI зимняя молодежная научная школа “Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии”, г. Москва; Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных “Ломоносов-2014”, г Москва; - XXVI Зимняя молодежная научная школа «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии», г. Москва; Международная конференция по биоорганической химии, биотехнологии и бионанотехнологии, посвященная 55-летию ИБХ РАН и 80-летию со дня рождения академика , г. Москва; - I Международная школа-конференция студентов, аспирантов и молодых ученых “Биомедицина, материалы и технологии XXI века”, г. Казань; XXVIII Зимняя молодежная научная школа “Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии”, г. Москва.

14. Сведения о наличии у соискателя(ей) премий, призов и иных наград

- Лауреат первой премии конкурса молодых ученых в рамках конференции “Ломоносов-2014, победитель конкурса «У. М.Н. И.К.» 2013; - Лауреат второй премии конкурса молодых ученых в рамках XXVI Зимней молодежной научной школы «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии», Москва 2014, победитель конкурса «У. М.Н. И.К.» 2014; – нет.

Директор ИБХ РАН,

(Подпись) М. П.

« » _________ 2016 г.