Лаборатория физиологии растительной клетки основана в 1963 г. Рюриком Константиновичем Саляевым. Многие годы он был бессменным руководителем и сформировал основные направления, по которым лаборатория работает и сегодня. Рюрик Константинович Саляев является Cоветником РАН.

Кадровый состав

Доктора – 2
Кандидаты – 6

Основные научные направления

Научные исследования в лаборатории ведутся по двум приоритетным направлениям:

I. Клеточная биология. Физиолого-генетический контроль функций клеточных органелл и разработка принципов их направленной модификации.
Изучение изменений в составе липидов межмембранных контактных сайтов, присутствующих в пограничных мембранах.

II. Биотехнология. Разработка инновационных терапевтических вакцин, создаваемых на базе трансгенных растительных экспрессионных систем, против рака и других опасных папилломатозов.

Основные научные результаты

I направление.
В лаборатории физиологии растительной клетки проводятся эксперименты по изучению регуляции механизмов мембранного транспорта, исследование генных сетей контроля функций органелл растительной клетки с целью разработки принципов их направленного изменения. Разработанный в лаборатории метод позволяет в достаточном количестве получать изолированные вакуоли высокой степени чистоты, стабильные в течение длительного времени. Центральная вакуоль – органелла, которая характерна только для растительной клетки. Ранее, в результате проведения работ в области изучения функционирования вакуолей, на вакуолярной мембране (тонопласте) были обнаружены липид-белковые микродомены – рафты, которые могут принимать участие в процессах, связанных с регуляцией метаболизма растительной клетки. Проведенные эксперименты показали, что рафтовые микродомены плазмалеммы и тонопласта столовой свеклы Beta vulgaris принимают активное участие в защите растительной клетки от осмотического и окислительного стресса. Сравнение изменений в составе липидов, которые могут принимать участие в защитных механизмах растительной клетки, в плазмалемме и тонопласте показывает существенную роль вакуолярной мембраны, что может быть связано с усилением при стрессе такого защитного механизма, как аутофагия. Полученные результаты говорят о возможности направленной регуляции адаптационных механизмов растительной клетки для защиты от абиотического стресса. Новое направление работ в лаборатории – исследование рафтовых структур мембран хлоропластов пшеницы.

Ранее в лаборатории проводилось изучение регуляции активности протонных помп тонопласта в зависимости от изменения редокс-условий и от ряда сигнальных молекул, играющих важную роль в метаболических процессах клетки, были проведены эксперименты по изучению активности протонных помп тонопласта и их регуляции при гипо- и гиперосмотическом стрессах. В результате были выявлены существенные отличия в активности изучаемых ферментов, что позволило сделать вывод о более важной роли Н⁺-пирофосфатазы в стрессовых условиях. В настоящее время проводятся исследования по влиянию тяжелых металлов на активность протонных помп тонопласта.

Вакуоль клеток растений активно вовлекается в репаративные процессы, а также в процессы детоксикации и утилизации эндогенных и экзогенных метаболитов. В рамках этого направления установлено, что в вакуолях клеток корнеплодов столовой свеклы сосредоточены такие редокс-ферменты, как фенол-зависимая пероксидаза, Cu,Zn-супероксиддисмутаза (Cu,Zn-СОД), глутатион-S-трансфераза и глутатионредуктаза.

Одно из исследований лаборатории связано с подробным изучением фитостеринов в свободной и конъюгированных формах, которые не только участвуют в стабилизации мембран, упорядочивая ряд жирных кислот и увеличивая толщину мембраны, но могут выполнять и сигнальные функции. Проект направлен на решение фундаментальной проблемы изучения механизмов засухоустойчивости растений и сфокусирован на выяснении роли фитостеринов в адаптации мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) к дефициту воды.

II направление. Разработка инновационных терапевтических вакцин, создаваемых на базе трансгенных растительных экспрессионных систем, против рака и других опасных папилломатозов. Руководитель темы: д.б.н. Н.И. Рекославская.

Кандидатная профилактическая пероральная вакцина на основе трансгенных плодов томата с генами "поздних" белков L1 оболочки высокоонкогенных вирусов папилломы человека (16, 18, 31 и 45 типы) была разработана при использовании авторской вирусной растительной экспрессионной системы против цервикального рака (работа выполнена по контракту с фирмой «Фармасинтез»). В процессе разработаны методы получения антигенных белков ВПЧ16 L1, ВПЧ18 L1, ВПЧ31 L1 и ВПЧ45 L1, а также неродственного аногенитального типа ВПЧ6 L1. Освоены способы наработки нейтрализующих антител в сыворотке крови опытных мышей, что и является предметом создаваемой профилактической вакцины против цервикального рака и других опасных папилломатозов. Данные профилактические вакцины создают почти на 100% защиты от цервикального рака: IgG анти ВПЧ16 L1 – на 70%, IgG анти ВПЧ18 L1 – на 7%, IgG анти ВПЧ31 и 45 L1 – на оставшиеся 13%. По окончанию работы по договору с "Фармасинтез" фирме передан заключительный отчёт за 5 лет работы и 2 кг образцов лиофилизированной вакцины против 4 типов ВПЧ (по 500 г каждого типа) для дальнейших доклинических и клинических испытаний на добровольцах. Также был передан проект заявки на патент.

В настоящий период группа работает над пероральной терапевтической вакциной против цервикального рака и аногенитальных кондиломатозов. Выявлено, что «ранний» белок ВПЧ16 E2 вызывает 100% регрессию опухолей семенников и легких у мышей, предварительно инфицированных человеческими раковыми клетками HeLa. После терапевтического вакцинирования с ВПЧ16 Е2 весьма активно синтезируется γ-интерферон (в 1000 и 10000 раз) в периферических мононуклеарных клетках крови и в спленоцитах, эффективно генерируются CD4 (хелперы) и CD5 (киллеры) Т-лимфоциты (в 1000 раз), Т-клеточный рецептор (TCR), а также усиливается синтез (в 1000 и более раз) противораковых ферментов апоптоза: гранзима В, перфорина и гранулизина. На модели ex vivo легких из мышей разработано быстрое опухолеобразование при инокуляции с раковыми клетками HeLa, при этом резко подавляется синтез γ-интерферона, СD4/CD8 Т-лимфоцитов, TCR и ферментов апоптоза. Вакцинирование или инокуляция раковых опухолей легких с ВПЧ16 Е2 вызывает регрессию опухолей и восстанавливается эффективный синтез онколитических клеточных факторов иммуногенеза. Установлено, что аналогичное действие оказывают известные терапевтические онколитики – оксидазы L- и D-аминокислот. Инокуляция нативных легких ex vivo из мышей с клетками HeLa вызывает интенсивное образование в Т-лимфоцитах, выделенных из этих легких, рецепторов чек-пойнтов (check-points) контрольных точек опухолеобразования PD-1 и его лиганда PD-L1. ВПЧ16 Е2 практически полностью подавляет образование рецепторов – чек-пойнтов PD-1/PD-L1 в клетках крови и в Т-лимфоцитах из опухолеродных легких мышей.

Исследования открывают перспективу создания терапевтической вакцины против рака, вызываемого клетками HeLa, на основе растительных экспрессионных систем c ВПЧ16 Е2.

Проводится большая работа по организации заинтересованности школьников в научно-исследовательской работе.

ФОТОГРАФИИ в рабочем процессе