Программа развития «федерального исследовательского центра «фундаментальные основы биотехнологии»


Исследовательская программа Цели и задачи исследовательской программы



страница2/15
Дата17.10.2016
Размер1.24 Mb.
ТипПрограмма
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Исследовательская программа

Цели и задачи исследовательской программы


Целью Программы является создание фундаментальных основ разработки биотехнологических процессов для промышленности, медицины и сельского хозяйства.

В рамках реализации Программы будут решаться две взаимосвязанные задачи:

1). Проведение фундаментальных исследований в области микробиологии, геномики, биоинженерии и генетической инженерии, биокатализа, системной и структурной биологии.

2). Проведение проблемно-ориентированных исследований и разработка технологий в областях промышленной биотехнологии и зеленой химии, биогеотехнологий, биоремедиации, разработки методов молекулярной диагностики, лекарственных препаратов и технологий их производства, агробиотехнологий, функциональных продуктов питания.


Проведение проблемно-ориентированных фундаментальных исследований

Биоразнообразие, метаболизм и геохимическая деятельность микроорганизмов


Создание и поддержание коллекций новых прокариот с исследованным метаболизмом, в том числе экстремофильных, в качестве банка генов для различных задач и направлений биотехнологии.

Направленный поиск и культивирование новых микроорганизмов-экстремофилов - продуцентов высокостабильных ферментов для биотехнологии (пищевая, целлюлозно-бумажная, текстильная промышленность, производство детергентов).

Исследование природных микробных сообществ с целью обнаружения продуцентов новых ферментов для биотехнологии среди некультивируемых микроорганизмов.

Исследование разнообразия и экологии вирусов прокариот и растений, в том числе с точки зрения возможного применения в медицине и биотехнологии.

Исследования в области эволюции прокариот на основе сравнительного анализа рибосомальных генов и генов, кодирующих ключевые ферменты основных метаболических путей.

Изучение метаболизма новых микроорганизмов, в том числе с применением методов сравнительной геномики, с целью поиска путей получения энергоносителей (биотоплива) и продуктов с повышенной добавленной стоимостью.

Создание микробных топливных элементов на основе новых микроорганизмов, восстанавливающих нерастворимые акцепторы электронов.

Поиск микроорганизмов-продуцентов новых веществ с антимикробной и цитостатической активностью.

Изучение разнообразия и метаболизма грибов – продуцентов биологически активных соединений.

Геномика и постгеномные исследовательские платформы для биотехнологии и биомедицины


Расшифровка и анализ геномов микроорганизмов (архей, бактерий и грибов), в том числе промышленно-значимых, экстремофильных и фитопатогенных.

Сравнительная геномика микроорганизмов, в том числе экстремофильных, с целью обнаружения новых путей биоконверсии и новых ферментов для биотехнологии.

Транскриптомные и протеомные исследования с целью выявления ключевых метаболических путей образования биотехнологически ценных продуктов.

Расшифровка геномов растений с целью поиска генов, определяющих хозяйственно-ценные признаки растений, которые могут быть использованы в селекционной работе.

Идентификация и характеристика генов и генных семейств для молекулярной систематики и изучения эволюции растений, изучение молекулярно-генетических механизмов регуляции цветения.

Метагеномный анализ природных экосистем с целью характеристики состава и функциональных возможностей сообществ, анализа геномов представителей новых «некультивируемых» линий микроорганизмов, идентификации промышленно-значимых ферментов и путей биотрансформации, результатов антропогенного воздействия на экосистемы.

Анализ геномов единичных клеток микроорганизмов для характеристики новых «некультвивируемых» линий микроорганизмов и поиска биотехнологически-значимых ферментов и процессов.

Исследования в области геномики и метагеномики Арктических и Антарктических экосистем, направленные на изучение их биоразнообразия и эволюции, механизмов адаптации организмов к экстремальным условиям, перспектив воздействия климатических изменений и деятельности человека на арктические экосистемы.

Анализ индивидуальных геномов и эпигеномов человека для идентификации факторов предрасположенности к мультифакториальным заболеваниям.

Анализ раковых геномов и эпигеномов для индивидуального подбора лекарств на основе определения генетически детерминированной чувствительности к ним в клетках опухоли.

Исследования в области эпигенетики позвоночных с целью определения фундаментальных основ трансгенерационного наследования приобретенных признаков, а также механизмов геномной адаптации к стрессовым внешним воздействиям на клетку/организм.

Изучение фундаментальных проблем межвидовых барьеров переноса прионов и их штаммового разнообразия, причины токсичности амилоидов, выявление клеточных факторов влияющих на возникновение амилоидов и на репликацию прионных амилоидов на дрожжевой модели.

Транскриптомный, протеомный и метаболомный анализ покоящихся клеток Mycobacterium tuberculosis обнаружение «антигенов латентности» на основе массированного скринирования белков, присутствующих в покоящихся (латентных) клетках M.tuberculosis с целью разработки новых препаратов для лечения латентного туберкулеза и его диагностики.

Разработка основ метрологического обеспечения геномных исследований и методов молекулярной диагностики.


Биоинженерия, генетическая инженерия микроорганизмов, растений и клеток млекопитающих


Совершенствование методов генетической инженерии и систем экспрессии для биотехнологически-значимых микроорганизмов, методов модификации метаболических путей микроорганизмов и создания биосинтетических путей, не встречающихся в природе. Создание микробных штаммов-продуцентов промышленно-значимых и биологически-активных веществ методами биоинженерии.

Генетическая инженерия растений с целью создания новых линий с улучшенными хозяйственными признаками.

Создание клеточных линий-продуцентов рекомбинантных белков медицинского назначения на основе оригинальных генетических конструкций и метаболически оптимизированных линиях клеток млекопитающих.

Конструирование рекомбинантных вирусов и вирусоподобных наночастиц – носителей целевых пептидов, как основы новых вакцин, терапевтических и диагностических средств.

Разработка на основе природных магнетосом магнитотактических бактерий средств направленной доставки лекарственных препаратов и биологически активных веществ. Конструирование искусственных магнитных наночастиц методами биомиметики.

Создание клеточных линий экспрессирующих генетические сенсоры для изучения молекулярных процессов при различных патологиях на основе оригинальных генетических конструкций.

Конструирование рекомбинантных вирусов и вирусоподобных наночастиц – носителей генетических сенсоров для получения новых клеточных линий – моделей патологических процессов.

Биокатализ


Исследование природы ферментативного катализа и механизмов ферментативных реакций, поиск путей увеличения молекулярной активности ферментов и ферментных комплексов.

Получение новых эффективных биокатализаторов с использованием методов белковой инженерии, направленной эволюции, рационального дизайна; изменение функциональных свойств ферментов, увеличение их активности, увеличение стабильности при различных, в том числе экстремальных условиях функционирования, изменение специфичности, уменьшение ингибирующего влияния различных веществ.

Поиск и создание новых ферментов, катализирующих разнообразные химические и биохимические реакции. Создание биокатализаторов для эффективной деполимеризации природных полимеров, для тонкого органического синтеза и фармацевтики, для использования в различных областях промышленности (технические ферменты) и сельского хозяйства (кормовые добавки). Создание комплексных мультиферментных композиций, характеризующихся сочетанием различных видов активности.

Эффективное использование природного биоразнообразия как источника новых ферментов с уникальными свойствами (высокая каталитическая активность, стабильность при экстремальных значениях рН, температуры, высокой концентрации солей), установление пространственной структуры и биохимических характеристик новых ферментов, создание микроорганизмов – продуцентов новых ферментов; совершенствование эукариотических систем экспрессии новых ферментов.


Системная биология


Моделирование in silico структуры биомолекул и процессов, происходящих в живых системах, в частности, процессов развития у растений.

Разработка биоинформационных методов для анализа геномных данных.

Построение метаболических карт биотехнологически значимых микроорганизмов, в том числе экстремофильных.

Исследование циклов основных биогенных элементов в морских и пресных водоемах, а также переувлажненных почвах для мониторинга глобально значимых микробиологических процессов: изменение климата, влияние антропогенных факторов на формирование среды, деградация ксенобиотиков и др.

Исследование коэволюционирующих систем фаг – хозяин, а также взаимодействий фаг-клетка с применением холистических подходов, в частности метагеномики, протеомики и, в перспективе, интерактомики.

Системный анализ белкового состава клеток и тканей мышечных органов человека и животных методами протеомики, поиск потенциальных ткане- и видоспецифичных биомаркеров.


Структурная биология


Исследование структурной организации биологических макромолекул для решения практически важных вопросов создания новых терапевтических препаратов, конструирования биокатализаторов для промышленной биотехнологии.

Структурно-функциональная характеристика белков экстремофильных микроорганизмов, адаптированных к различным условиям обитания – высокой/низкой температуре, рН среды, концентрации солей и сравнение их с мезофильными аналогами.

Структурно-функциональная характеристика ферментов: представляющих интерес для получения оптически активных соединений; участвующих в процессах металлоредукции; металлоферментов, в частности, мультигемовых цитохромов.

Структура белковых комплексов, контролирующих архитектуру генома.

Исследование сложных (мультибелковых, мембранных) объектов и клеточных наномашин.

Структурно-функциональное исследование адсорбционного аппарата бактериофагов и соответствующих белков.

Решение поставленных задач потребует использования комплекса различных методов исследования (рентгеновская кристаллография, ЯМР, малоугловое рентгеновское рассеяние, криоэлектронная микроскопия, методология XFEL).



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал