КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 17-14-01086
НазваниеМетаболическая инженерия мозга
Руководитель Белоусов Всеволод Вадимович, Доктор биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук , г Москва
Конкурс №18 - Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-204 - Биофизика
Ключевые слова Нейробиология, метаболическая инженерия, метаболизм, синапсы, пластичность, обучение, память
Код ГРНТИ34.15.43
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
На протяжении нескольких десятилетий классическая нейробиология была сосредоточена на исследованиях электрофизиологических свойств нейронов и механизмов синаптической передачи сигналов. Несколько менее изученными оставались вопросы о сигнальных каскадах вовлеченных в функционировании нейронов. При этом остался огромный пробел в знаниях о метаболических основах различных состояний нейронов и мозга. Тем не менее, эти метаболические состояния являются эволюционно консервативными и изменения в метаболизме могут быть не только следствием, но и причиной некоторых особенностей нервной системы, таких как пластичность и сон. Методики синтетической биологии могли бы помочь заполнить образовавшийся пробел в знаниях. Данный проект направлен на изучение того как ключевые процессы функционирования мозга зависят от метаболизма в разных клетках мозга, а также от модуляции активности мозга при помощи метаболической инженерии. Для достижения данной цели сформулированы следующие задачи: 1) разработать новые молекулярные инструменты для метаболической инженерии; 2) использовать инструменты метаболической инженерии для изучения того, как локальные изменения в метаболизме влияют на нейрональные функции на клеточном и субклеточном уровнях ; 3) разработать модели животных, модифицированных с помощью метаболической инженерии, для исследования метаболического контроля пластичности и обучения.
В результате работы над проектом будут получены: 1) набор молекулярных инструментов для метаболической инженерии, позволяющий модулировать нейрональные метаболические пути на различных уровнях: в клетках определенного типа, в клеточных компартментах, в функциональных суб-компартментах (например в пре-и постсинаптических окончаниях);2) данные о влиянии специфических изменений метаболических параметров, полученных при помощи инструментов метаболической инженерии, на функционирование нейронов; 3) ключевые знания о воздействии метаболизма на пластичность и обучение.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Педре, Б., Янг, Д., Шарли, Д., Мауренза, А., Росадо, Л.А., Маркос-Паскаль Л., Вани К., Мартенс Е., Г де ла Рубла А., Белоусов В.В., Матеос Л.М., Мессенс Й.
Structural snapshots of OxyR reveal the peroxidatic mechanism of H2O2 sensing
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, pii: 201807954 (год публикации - 2018)
10.1073/pnas.1807954115
2.
Рощин М., Ермакова Ю.Г., Ланин А.А., Чеботарев А.С., Кельмансон И.В., Балабан П.М., Желтиков А.М., Белоусов В.В., Никитин Е.С.
Thermogenetic stimulation of single neocortical pyramidal neurons transfected with TRPV1-L channels
Neuroscience Letters, Volume:687 Pages:153-157 (год публикации - 2018)
10.1016/j.neulet.2018.09.038
3.
Штейнхорн Б., Соррентино А., Бадоле С., Богданова Ю.А., Белоусов В.В., Мишел Т.
Chemogenetic generation of hydrogen peroxide in the heart induces severe cardiac dysfunction
Nature Communications, 9(1):4044. (год публикации - 2018)
10.1038/s41467-018-06533-2
4.
Ермакова Ю.Г., Мишина Н.М., Шульц К., Белоусов В.В.
Visualization of Intracellular Hydrogen Peroxide with the Genetically Encoded Fluorescent Probe HyPer in NIH-3T3 Cells
Methods in Molecular Biology, 1982:259-274 (год публикации - 2019)
10.1007/978-1-4939-9424-3_15
5.
Нанадикар М.С., Вергель Леон А.М., Боровик С., Хиллеманн А., Зисенисс А., Белоусов В.В., Богески И., Рейлинг П., Дудек Д., Качински Д.М.
O2 affects mitochondrial functionality ex vivo
Redox Biology, 22:101152 (год публикации - 2019)
10.1016/j.redox.2019.101152
6.
Мишина Н.М., Богданова Ю.А., Ермакова Ю.Г., Панова А.С., Котова Д.А., Билан Д.С., Штейнхорн Б., Арнер Е., Мишел Т, Белоусов В.В.
Which Antioxidant System Shapes Intracellular H2O2 Gradients?
Antioxidants & Redox Signaling, 31(9):664-670 (год публикации - 2019)
10.1089/ars.2018.7697
7.
Белоусов В.В.
How imaging transforms our understanding of oxidative stress
Oxidative Stress, 87-96 (год публикации - 2019)
10.1016/B978-0-12-818606-0.00006-7
8. Пак В.В., Эзерина Д., Люблинская О.Г., Педре Б., Тюрин-Кузьмин П.А., Мишина Н.М., Таувин М., Янг Д, Вахни К, Мартинес Гаше С.А., Демидович А.Д., Ермакова Ю.Г., Маслова Ю.Д., Щохина А.Г., Эроглу Е., Билан Д.С., Богески И., Ultrasensitive genetically encoded indicator for intracellular hydrogen peroxide identifies novel roles for cellular oxidants in cell migration and mitochondrial function Cell Metabolism (год публикации - 2020)
9. Ермакова Ю.Г., Пак В.В., Богданова Ю.А., Котлобай А.А., Ямпольский И.В., Шохина А.Г., Панова А.С., Марыгин Р.А., Староверов Д.Б., Билан Д.С., Сиес Г., Белоусов В.В. SypHer3s: genetically encoded fluorescent ratiometric probe with enhanced brightness and improved dynamic range Chemical Communications (год публикации - 2017)
10.
Загайнова Е.В., Дружкова И.Н., Мишина Н.М., Игнатова Н.И., Дуденкова В.В., Ширманова М.В.
Imaging of Intracellular pH in Tumor Spheroids Using Genetically Encoded Sensor SypHer2
Advances in Experimental Medicine and Biology. Multi-Parametric Live Cell Microscopy of 3D Tissue Models, Springer, Cham (Switzerland), vol. 1035, p 105-119 (год публикации - 2017)
10.1007/978-3-319-67358-5_7
Публикации
1.
Педре, Б., Янг, Д., Шарли, Д., Мауренза, А., Росадо, Л.А., Маркос-Паскаль Л., Вани К., Мартенс Е., Г де ла Рубла А., Белоусов В.В., Матеос Л.М., Мессенс Й.
Structural snapshots of OxyR reveal the peroxidatic mechanism of H2O2 sensing
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, pii: 201807954 (год публикации - 2018)
10.1073/pnas.1807954115
2.
Рощин М., Ермакова Ю.Г., Ланин А.А., Чеботарев А.С., Кельмансон И.В., Балабан П.М., Желтиков А.М., Белоусов В.В., Никитин Е.С.
Thermogenetic stimulation of single neocortical pyramidal neurons transfected with TRPV1-L channels
Neuroscience Letters, Volume:687 Pages:153-157 (год публикации - 2018)
10.1016/j.neulet.2018.09.038
3.
Штейнхорн Б., Соррентино А., Бадоле С., Богданова Ю.А., Белоусов В.В., Мишел Т.
Chemogenetic generation of hydrogen peroxide in the heart induces severe cardiac dysfunction
Nature Communications, 9(1):4044. (год публикации - 2018)
10.1038/s41467-018-06533-2
4.
Ермакова Ю.Г., Мишина Н.М., Шульц К., Белоусов В.В.
Visualization of Intracellular Hydrogen Peroxide with the Genetically Encoded Fluorescent Probe HyPer in NIH-3T3 Cells
Methods in Molecular Biology, 1982:259-274 (год публикации - 2019)
10.1007/978-1-4939-9424-3_15
5.
Нанадикар М.С., Вергель Леон А.М., Боровик С., Хиллеманн А., Зисенисс А., Белоусов В.В., Богески И., Рейлинг П., Дудек Д., Качински Д.М.
O2 affects mitochondrial functionality ex vivo
Redox Biology, 22:101152 (год публикации - 2019)
10.1016/j.redox.2019.101152
6.
Мишина Н.М., Богданова Ю.А., Ермакова Ю.Г., Панова А.С., Котова Д.А., Билан Д.С., Штейнхорн Б., Арнер Е., Мишел Т, Белоусов В.В.
Which Antioxidant System Shapes Intracellular H2O2 Gradients?
Antioxidants & Redox Signaling, 31(9):664-670 (год публикации - 2019)
10.1089/ars.2018.7697
7.
Белоусов В.В.
How imaging transforms our understanding of oxidative stress
Oxidative Stress, 87-96 (год публикации - 2019)
10.1016/B978-0-12-818606-0.00006-7
8. Пак В.В., Эзерина Д., Люблинская О.Г., Педре Б., Тюрин-Кузьмин П.А., Мишина Н.М., Таувин М., Янг Д, Вахни К, Мартинес Гаше С.А., Демидович А.Д., Ермакова Ю.Г., Маслова Ю.Д., Щохина А.Г., Эроглу Е., Билан Д.С., Богески И., Ultrasensitive genetically encoded indicator for intracellular hydrogen peroxide identifies novel roles for cellular oxidants in cell migration and mitochondrial function Cell Metabolism (год публикации - 2020)
9. Ермакова Ю.Г., Пак В.В., Богданова Ю.А., Котлобай А.А., Ямпольский И.В., Шохина А.Г., Панова А.С., Марыгин Р.А., Староверов Д.Б., Билан Д.С., Сиес Г., Белоусов В.В. SypHer3s: genetically encoded fluorescent ratiometric probe with enhanced brightness and improved dynamic range Chemical Communications (год публикации - 2017)
10.
Загайнова Е.В., Дружкова И.Н., Мишина Н.М., Игнатова Н.И., Дуденкова В.В., Ширманова М.В.
Imaging of Intracellular pH in Tumor Spheroids Using Genetically Encoded Sensor SypHer2
Advances in Experimental Medicine and Biology. Multi-Parametric Live Cell Microscopy of 3D Tissue Models, Springer, Cham (Switzerland), vol. 1035, p 105-119 (год публикации - 2017)
10.1007/978-3-319-67358-5_7
Публикации
1.
Педре, Б., Янг, Д., Шарли, Д., Мауренза, А., Росадо, Л.А., Маркос-Паскаль Л., Вани К., Мартенс Е., Г де ла Рубла А., Белоусов В.В., Матеос Л.М., Мессенс Й.
Structural snapshots of OxyR reveal the peroxidatic mechanism of H2O2 sensing
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, pii: 201807954 (год публикации - 2018)
10.1073/pnas.1807954115
2.
Рощин М., Ермакова Ю.Г., Ланин А.А., Чеботарев А.С., Кельмансон И.В., Балабан П.М., Желтиков А.М., Белоусов В.В., Никитин Е.С.
Thermogenetic stimulation of single neocortical pyramidal neurons transfected with TRPV1-L channels
Neuroscience Letters, Volume:687 Pages:153-157 (год публикации - 2018)
10.1016/j.neulet.2018.09.038
3.
Штейнхорн Б., Соррентино А., Бадоле С., Богданова Ю.А., Белоусов В.В., Мишел Т.
Chemogenetic generation of hydrogen peroxide in the heart induces severe cardiac dysfunction
Nature Communications, 9(1):4044. (год публикации - 2018)
10.1038/s41467-018-06533-2
4.
Ермакова Ю.Г., Мишина Н.М., Шульц К., Белоусов В.В.
Visualization of Intracellular Hydrogen Peroxide with the Genetically Encoded Fluorescent Probe HyPer in NIH-3T3 Cells
Methods in Molecular Biology, 1982:259-274 (год публикации - 2019)
10.1007/978-1-4939-9424-3_15
5.
Нанадикар М.С., Вергель Леон А.М., Боровик С., Хиллеманн А., Зисенисс А., Белоусов В.В., Богески И., Рейлинг П., Дудек Д., Качински Д.М.
O2 affects mitochondrial functionality ex vivo
Redox Biology, 22:101152 (год публикации - 2019)
10.1016/j.redox.2019.101152
6.
Мишина Н.М., Богданова Ю.А., Ермакова Ю.Г., Панова А.С., Котова Д.А., Билан Д.С., Штейнхорн Б., Арнер Е., Мишел Т, Белоусов В.В.
Which Antioxidant System Shapes Intracellular H2O2 Gradients?
Antioxidants & Redox Signaling, 31(9):664-670 (год публикации - 2019)
10.1089/ars.2018.7697
7.
Белоусов В.В.
How imaging transforms our understanding of oxidative stress
Oxidative Stress, 87-96 (год публикации - 2019)
10.1016/B978-0-12-818606-0.00006-7
8. Пак В.В., Эзерина Д., Люблинская О.Г., Педре Б., Тюрин-Кузьмин П.А., Мишина Н.М., Таувин М., Янг Д, Вахни К, Мартинес Гаше С.А., Демидович А.Д., Ермакова Ю.Г., Маслова Ю.Д., Щохина А.Г., Эроглу Е., Билан Д.С., Богески И., Ultrasensitive genetically encoded indicator for intracellular hydrogen peroxide identifies novel roles for cellular oxidants in cell migration and mitochondrial function Cell Metabolism (год публикации - 2020)
9. Ермакова Ю.Г., Пак В.В., Богданова Ю.А., Котлобай А.А., Ямпольский И.В., Шохина А.Г., Панова А.С., Марыгин Р.А., Староверов Д.Б., Билан Д.С., Сиес Г., Белоусов В.В. SypHer3s: genetically encoded fluorescent ratiometric probe with enhanced brightness and improved dynamic range Chemical Communications (год публикации - 2017)
10.
Загайнова Е.В., Дружкова И.Н., Мишина Н.М., Игнатова Н.И., Дуденкова В.В., Ширманова М.В.
Imaging of Intracellular pH in Tumor Spheroids Using Genetically Encoded Sensor SypHer2
Advances in Experimental Medicine and Biology. Multi-Parametric Live Cell Microscopy of 3D Tissue Models, Springer, Cham (Switzerland), vol. 1035, p 105-119 (год публикации - 2017)
10.1007/978-3-319-67358-5_7