Лаборатория биоэнергетики клетки

Группа биоэнергетики клетки была организована в 2001 г. и получила статус лаборатории в 2008 г. В ее состав вошли как сотрудники отдела биоэнергетики, так и сотрудники отдела мат. методов в биологии. Лаборатория создавалась на волне всеобщего интереса к роли неканонических функций митохондрий в клеточной физиологии и, в частности, в развитии окислительного стресса, апоптоза и в путях передачи сигналов внутри клетки. Работа началась с попыток выяснения связи между биоэнергетическими процессами в митохондриях (дыхание, синтез АТФ и т.д.) и этими новыми функциями. В дальнейшем лаборатория вошла в состав «мегапроекта», направленного на изучение и применение митохондриально-направленных соединений на основе «ионов-Скулачева». Задача лаборатории исходно состояла в испытании новых митохондриально-направленных антиоксидантов (семейство SkQ) в клеточных моделях in vitro. В дальнейшем спектр задач существенно расширился, и мы сконцентрировались на изучении роли активных форм кислорода (АФК), образуемых в митохондриях, в физиологии клетки. Новые митохондриально-направленные антиоксиданты стали одним из основных инструментов в этих исследованиях.

Основные направления исследований

Мы изучаем участие митохондрий в развитии окислительного стресса и в регуляции внутриклеточных сигнальных путей, которые зависят от продукции активных форм кислорода (АФК) в митохондриях. Участие митохондрий в воспалительном ответе изучается как на клетках иммунной системы (нейтрофилы, тучные клетки, макрофаги), так и на клетках эндотелия. На клетках различных опухолей и на нормальных миобластах исследуется роль митохондрий в процессах клеточной дифференцировки. В качестве основного инструмента в этих исследованиях используются новые митохондриально-направленные антиоксиданты (семейство SkQ) и катионные разобщители окислительного фосфорилирования. Полученные на клеточных моделях результаты проверяются in vivo в моделях заживления кожных ран, сепсиса, ксенографтных моделях роста опухолей.

Основные научные результаты

Мы показали, что различные митохондриально-направленные антиоксиданты семейства SkQ эффективно подавляют продукцию АФК в митохондриях клеток при различных способах индукции стресса. С помощью разработанного нами митохондриально-направленного флуоресцентного зонда чувствительного к окислению фосфолипидов показано, что защитное действие SkQ, прежде всего, направлено на мембрану митохондрий. Мы обнаружили, что на ряду с антиоксидантным действием SkQ стимулируют избирательную аутофагию митохондрий. SkQ ингибируют действие про-воспалительных цитокинов на клетки эндотелия сосудов и воспалительную активацию нейтрофилов. SkQ ускоряет заживление ран у старых животных и животных с диабетом 2го типа, а также защищает от летального системного воспаления. Противовоспалительное действие SkQ указывает на важную роль митохондриальной продукции АФк в провоспалительном сигналинге. Мы обнаружили, что митохондриально-направленные антиоксиданты вызывают дифференцировку опухолевых клеток различного происхождения и обращение эпителиально-мезенхимального перехода, который критически важен для инвазии и метастазирования опухолей.

Участие в совместных научно-исследовательских проектах

Изучение противовоспалительного действия SkQ ведется совместно с кафедрой иммунологии биологического факультета МГУ, институтом Иммунологии МБА РФ и университетом г. Гента (Бельгия). Противоопухолевое действие SkQ изучается совместно с сотрудниками РОНЦ им. Н.Н. Блохина. Исследования участия митохондрий в миогенезе ведется совместно с Институтом Гюстав Руасси (Франция).

Грантовая поддержка

Работы выполняются при поддержке грантов РНФ и РФФИ.

Преподавательская деятельность

В лаборатории регулярно выполняются курсовые и дипломные работы студентов Биофака и ФББ МГУ. В нашей работе участвуют аспиранты. За время работы лаборатории ими защищено 6 кандидатских диссертаций. Сотрудники лаборатории читают лекции и ведут семинары для студентов Биофака и ФББ МГУ.