УНУ «Лазерный пинцет»

Уникальная комплексная установка для исследования динамики нанобиомашин (УНУ «Лазерный пинцет») предназначена для проведения исследований в области живых систем. Лазерный пинцет является одномолекулярным методом и позволяет определять динамические и механические характеристики отдельных молекул, получая информацию, не доступную никакими другими способами. В отличие от традиционных ансамблевых методов, в одномолекулярных методах не происходит усреднения параметров по множеству молекул. Это открывает принципиально новую возможность прямого изучения механизмов функционирования отдельных молекул в живых системах.

Основными техническими параметрами являются:

• Минимальное измеряемое перемещение молекул – менее одного нанометра;
• Диапазон измеряемых сил взаимодействия между молекулами – 0.01 – 200 пН,
• Возможность определения структуры биологических систем в режиме локализационной микроскопии со сверхвысоким разрешением (10-40 нм).

Главное преимущество и уникальность установки определяется приведенными характеристиками и количеством методов исследования живых систем, реализованных на ней. Установка позволяет изучать воздействия различной химической и физической природы на одиночные макромолекулы (ДНК, РНК, белки), а также динамику функционирования и молекулярных механизмов работы одиночных макромолекул – ДНК- и РНК-полимераз, моторных белков и др. Она позволяет использовать комплекс для манипулирования наносистемами биологической и не биологической природы и изучение их динамических свойств.

Параметры установки соответствуют или превосходят  мировые аналоги.

УНУ «Лазерный пинцет» зарегистрирована в системе Научно-технологическая инфраструктура Российской Федерации: http://ckp-rf.ru/usu/73596.

УНУ «Лазерный пинцет» состоит из следующих компонентов:

• Комплекс исследования динамики нанобиомашин FA-1

• Комплекс оборудования для одномолекулярных исследований на базе спектрометра с поверхностно-акустической волной (акустический нанопинцет)

• Фемтосекундная лазерная система RAPOP-100 (АВЕСТА, Россия)
• Микроскоп медико-биологического Nikon Ti с цифровой камерой Andor Zyla 4.2
• Комплекс оптико-электронных приборов для физико-химического анализа биологических образцов
  •  
    1. Спектрофулориметр Cary Eclipse (с комплектом BioMelt)
    2. Сканирующий спектрофотометр Cary 50;
    3. Спектрофотометр Cary 5000 (175 - 3300 нм);
    4. КД-спектрометр Jasco J-815.

Подробнее об оборудовании смотрите в соответствующем разделе сайта.

Методы исследований, реализованные на УНУ «Лазерный пинцет»:

•  
  • метод динамической субдифракционой флуоресцентной микроскопии клеточных структур (локализационная микроскопия);
  • метод оптической ловушки;
  • метод акустической ловушки.

Исследования, проводимые на УНУ «Лазерный пинцет»:

• Исследование ДНК-белковых взаимодействий на уровне одиночных молекул с использованием УНУ «Лазерный пинцет»
• Исследование коллатеральной активности комплексов CRISPR-Cas12 
• Характеризация ранних фаговых белков гигантских бактериофагов 
• Исследование  механизмов регуляции бактериального деления 
• Исследование SMC-подобных комплексов
• Исследование механизма образования NAD и его метаболитов 
• Сопровождение работ по разработке новых инструментов геномного редактирования в клетках эукариот
• Исследование механизмов взаимодействия PARP белков с нуклеосомами эукариот

Организации-пользователи УНУ «Лазерный пинцет»:

• Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук
• Санкт-Петербургский государственный университет
• Петербургский институт ядерной физики им. Б.П.Константинова
• Сколковский институт науки и технологий
• Институт молекулярной генетики РАН
• Институт биологии гена РАН
• Всероссийский научно исследовательский институт защиты растений РАСХН
• Институт цитологии РАН
• Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии Россельхозакадемии
• ФГБНУ "Институт экспериментальной медицины"
• Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научно исследовательский институт особо чистых препаратов» федерального медико–биологического агенства
• Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова
• Институт высокомолекулярных соединений РАН
• Российский научный центр "Прикладная химия"
• Научно-Производственная Корпорация "Государственный Оптический Институт им С. И. Вавилова"
• НИИ онкологии им.Н.Н. Петрова Минздравсоцразвития России
• Институт аналитического приборостроения РАН
• Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова РАН
• Научно-производственная компания «СИНТОЛ»
• «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России

Публикации за 2024 год, подготовленные с использованием УНУ «Лазерный пинцет»:

1. Dependence of post-segregational killing mediated by Type II restriction–modification systems on the lifetime of restriction endonuclease effective activity
   Kozlova S, Morozova N, Ispolatov Y, Severinov K.
   mBio 0:e01408-24
2. A virally-encoded tRNA neutralizes the PARIS antiviral defence system
   Burman, N., Belukhina, S., Depardieu F.
   Nature (2024)
3. Assembly of phiKZ bacteriophage Inner Body during infection
   Nichiporenko A., Antonova D., Kurdyumova I., Khodorkovskii M., Yakunina M.V.
   Biochem Biophys Res Commun. 2024. 693:149372 
4. SulA does not sequester FtsZ in Escherichia coli cells during the SOS response
   Rumyantseva N.A., Golofeeva D.M., Vedyaykin A.D.
   Biochemical and Biophysical Research Communications, 2024. 691: p. 149313. (Q1)
5. Direct evidence of the ability of Pseudomonas aeruginosa and E. coli SulA to dimerize
   Rumyantseva N.A., Golofeeva D.M., Shabalina A.V., Vedyaykin A.D.
   Archives of Biochemistry and Biophysics, 2024. 751: p. 109826. (Q1)
6. Анализ белка Cas1_3 асгардархей: экспериментальная характеристика потенциального промежуточного звена в эволюции CRISPR-Cas систем
   М.В. Абрамова, А.С. Малых, М.А. Казалов, Я.М. Гатиева, П.А. Селькова, А.П. Якимова, А.А. Васильева, А.Н. Арсениев, М.А. Ходорковский
   Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки, 2024, принята в печать
7. OCT4 Expression in Gliomas Is Dependent on Cell Metabolism
   Volnitskiy A, Shabalin K, Pantina R, Varfolomeeva E, Kovalev R, Burdakov V, Emelianova S, Garaeva L, Yakimov A, Sogoyan M, Filatov M, Konevega AL, Shtam T.
   Current Issues in Molecular Biology, 2024 Jan 25;46(2):1107-1120. doi: 10.3390/cimb46020070
8. Гомологи тубулина бактерий и архей
   Румянцева Н.А., Голофеева Д.М., Хасанова А.А., Ведяйкин А.Д.
   Микробиология, 2024
9. Organization and Role of Bacterial SMC, MukBEF, MksBEF, Wadjet, and RecN Complexes
   Morozova, N.E., Potysyeva, A.S. & Vedyaykin, A.D.
   Cell Tiss. Biol. 18, 115–127 (2024)
10. tRNA anticodon cleavage by target-activated CRISPR-Cas13a effector
    Ishita Jain; Matvey Kolesnik; Konstantin Kuznedelov; Leonid Minakhin; Natalia Morozova; Anna Shiriaeva; Alexandr Kirillov; Sofia Medvedeva; Alexei Livenskyi; Laura Kazieva; Kira Makarova; Evgene Koonin; Sergei Borukhov; Konstantin Severinov; Ekaterina Semenova
    Sci. Adv.10,eadl0164(2024)
11. Features of the DNA Escherichia coli RecN interaction revealed by fluorescence microscopy and single-molecule methods
    Viktoria D. Roshektaeva, Aleksandr A. Alekseev, Alexey D. Vedyaykin, Viktor A. Vinnik, Dmitrii M. Baitin, Irina V. Bakhlanova, Georgii E. Pobegalov, Mikhail A. Khodorkovskii, Natalia E. Morozova
    Biochemical and Biophysical Research Communications, Volume 716, 2024, 150009

Полный список публикаций, подготовленных сотрудниками НИК «Нанобиотехнологии», размещен на сайте.