Группа биохимии синглетного кислорода

 

Красновский Александр Александрович
Руководитель группы
доктор биологических наук, профессор
ИНБИ, корп. 2, комн. 222

 

Телефон +7 (495) 954-14-72 доб. 185
E-Mail  alkras@inbi.ras.ru, phoal@mail.ru

Основное

ОПИСАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ

Ключевые слова
Синглетный кислород, хлорофилл, бактериохлорофилл, фосфоресцеция, фотоника кислорода, фотодинамический стресс, фотопротекторные механизмы в растениях, каротиноиды, ретиналь, фурокумарины, фотосенсибилизаторы, фотодинамическая терапия, лазерное возбуждение кислорода, лазерная терапия

Направления исследований
Исследование механизмов индуцированной светом активации кислорода, приводящих к заселению его синглетных возбужденных состояний, а также анализ путей дезактивации и функциональной роли синглетного кислорода в химических, биохимических и фотобиохимических системах, включая фотосинтезирующие организмы, зрительные фоторецепторы и важные для фотофизиологии и фотомедицины клетки и ткани.

Разработка новых оригинальных люминесцентных методов, которые постоянно совершенствуются с использованием современных лазерных генераторов, волоконной оптики и компьютерных технологий. Исследования группы основаны, главным образом, на применении разработанных группой новых методов и приборов.

Прикладные проблемы фотомедицины (главным образом, фотодинами-ческой терапии рака и лазерной беспигментной терапии), косметологии, пищевой промышленности, фотогербицидного действия, фотоустойчивости окрашенных текстильных волокон, очистки воды, а также другие прикладные  проблемы связанных с фотодеструкцией и защитными системами в фотосинтетических организмах, зрительных фоторецепторах и окрашенных материалах.

Исторические обзоры по развитию мировых и российских фотобиологических исследований.

Краткая история группа
Группа существует в составе ИНБИ РАН с 1987 г., сначала в составе лаборатории фотобиохимии, с 1990 г., как отдельная группа при Дирекции. В 1997 была реорганизована в лабораторию биохимии синглетного кислорода, в 2013 году в связи с образованием ФИЦ Биотехнологии РАН была объединена с лабораторией физической биохимии. В  2022 г. была снова выделена в отдельную группу при Дирекции под руководством д.б.н., проф. А.А. Красновского.

Достижения

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

При изучении секреции активатора плазминогена урокиназного типа человека (urokinase-type plasminogen activatior, uPA) клетками дрожжей Ogataea polymorpha и O. parapolymorpha было показано, что этот белок неэффективно принимает правильную конформацию в секреторном пути дрожжей, что при высоком уровне экспрессии приводит к его накоплению внутри клеток в форме высокомолекулярных агрегатов. Был идентифицирован ряд геномных мутаций, улучшающих укладку uPA и за счет этого увеличивающих эффективность секреции этого белка. В частности, было обнаружено, что такой фенотип вызывают некоторые мутации, нарушающие гликозилирование белков в секреторном пути. Нарушение С-концевого домена альфа-субъединицы окаймляющего комплекса COPI (альфа-СОР) приводило к увеличению секреции uPA не только из-за улучшения укладки этого белка, но и из-за нарушения распознавания и задержи его неправильно уложенных молекул. Кроме того, нарушение С-концевого домена альфа-СОР приводила к чувствительности клеток к недостатку кальция в среде. Дальнейшее изучение этой мутации и ее взаимодействия с нарушениями кальциевых АТФаз аппарата Гольджи и вакуоли показало, что компоненты комплекса COPI могут участвовать в доставке кальция из вакуоли в эндоплазматический ретикулум, минуя аппарат Гольджи.

Сотрудники

СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ

ФИО Ученая степень, звание Должность Место работы Городской телефон Внутренний телефон E-mail
1Красновский
Александр Александрович
д.б.н., профессорг.н.с., руководитель группыИНБИ, корп. 2, комн. 222(495) 954-14-72185alkras@inbi.ras.ru,
phoal@mail.ru
2Бендиткис
Антон Сергеевич
-м.н.с.ИНБИ, корп. 2, комн. 218(495) 954-14-72185anton93benditkis@yandex.ru
3Козлов
Антон Сергеевич
-м.н.с.ИНБИ, корп. 2, комн. 220(495) 954-14-72185anton4ikk_06@mail.ru

Публикации

ЗНАЧИМЫЕ ПУБЛИКАЦИИ
  1. Krasnovsky A.A. Jr. Luminescence and photochemical studies of singlet oxygen photonics. J. Photochem. Photobiol.: A: Chem. 196, No 2-3, 210-218 (2008), DOI: 10.1016/j.jphotochem.2007.12.015
  2. Krasnovsky, A.A. Jr. Phosphorescence of triplet chlorophylls. In: Handbook of Porphyrin Science, (eds Karl M. Kadish, Kevin M. Smith, Roger Guilard) 2014, Vols 33, Aplications Part II. р.78-165. World  Scientific Publishing, Singapore.
  3. Krasnovsky, A.A. Jr., Kovalev Yu.V. Spectral and Kinetic Parameters of Phosphorescence of Triplet Chlorophyll a in the Photosynthetic Apparatus of Plants. Biochemistry (Moscow), Vol. 79, No. 4, pp. 349-361 (2014), DOI: 10.1134/S000629791404004X)
  4. Krasnovsky A.A. Jr., Kozlov A.S. New Approach to Measurement of IR Absorption Spectra of Dissolved Oxygen Molecules Based on Photochemical Activity of Oxygen upon Direct Laser Excitation. Biophysics (Biofizika), Vol. 59, No. 2, pp. 199–205 (2014).
  5. Krasnovsky A.A. Singlet oxygen and primary mechanisms of photodynamic and laser medicine. Basic science for medicine: Biophysical and medical technology, Monograph: Ed. By A.I. Grigoriev and  Yu. A. Vladimirov, V. 1,  P. 173-217, — Moscow, MAKS Press, 2015. (in Russian)
  6. Neverov K.V., Krasnovsky A.A. Jr., Zabelin A. A., Shuvalov V.A., Shkuropatov A. Ya. Low-temperature (77 K) phosphorescence of triplet chlorophyll in isolated reaction centers of Photosystem II. Photosynthesis Res., Vol. 125, pp. 43-49 (2015), DOI: 10.1007/s11120-015-0105-1
  7. Grin M.A., Toukach P. V., Vladimir B. Tsvetkov, Roman I. Reshetnikov, Olga V. Kharitonova, Kozlov A.S.,  Krasnovsky A.A., Mironov A.F.;  Bacteriochlorin-containing triad: structure and photophysical properties. Dyes and Pigmеnts, vol. 121, p. 121-129 (2015), DOI.org/10.1016/j.dyepig.2015.04.034
  8. Krasnovsky A.A. Jr., Kozlov A.S. Photonics of dissolved oxygen molecules. Comparison of the rates of direct and photosensitized excitation of oxygen and reevaluation of the oxygen absorption coefficients. J. Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry. V. 329, 167-174 (2016), DOI.org/10/1016/j.jphotochem.2016.06.026
  9. Zabelin A.A., Neverov K.V., Krasnovsky A.A. Jr., Shkuropatova V.A., Shuvalov V.A., Shkuropatov A.Ya. Characterization of the low-temperature triplet state of chlorophyll in photosystem II core complexes: Application of phosphorescence measurements and Fourier transform infrared spectroscopy. Biochimica and  Biophysica Acta, v. 1857, 782-788, 2016. DOI.org/10.1016/j.bbabio.2016.03.029
  10. Krasnovsky A.A. Jr., Kozlov A.S. Photonics of dissolved oxygen molecules. Comparison of the rates of direct and photosensitized excitation of oxygen and reevaluation of the oxygen absorption coefficients. J. Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry. vol. 329, 167-174 (2016), dx.doi..org/10.1016/j.jpЬotxxhem. 2016.00.026
  11. Krasnovsky A.A. Jr., Kozlov A.S., Laser photochemistry of oxygen. Application to studies of the absorption spectra of dissolved oxygen molecules, Journal of Biomedical Photonics & Engineering, V. 3 (1), 010302 (1 – 10) (2017), DOI: 10.18287/JBPE17.03.010302
  12. Krasnovsky A.A. Jr. Light and chlorophyll: major milestones in history of early studies. Journal of Russian D.I. Mendeleev Chemical society, 61, No 3, 18-41, 2017
  13. Krasnovsky A.A., Singlet molecular oxygen: Early history of spectroscopic and photochemical studies with contributions of A.N. Terenin and Terenin’s school, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2018. V. 354, No 1-3, P. 11-24, DOI: 10.1016/j.jphotochem.2017.07.013
  14. A A. Krasnovsky, A. S. Benditkis, and A. S. Kozlov. Kinetic Measurements of Singlet Oxygen Phosphorescence in Hydrogen-Free Solvents by Time Resolved Photon Counting. Biochemistry (Moscow), Vol. 84, No. 2, pp. 153-163 (2019, DOI: 10.1134/S00062979190-20068
  15. А.А. Krasnovsky, A. S. Kozlov, A. S. Benditkis. Comparison of Photodynamic Activities of Molecular Oxygen and Porphyrins. Macroheterocycles. 12 (2) 171-180 (2019), DOI: 10.6060/mhc190659k
  16. D.V. Belykh, A. S. Kozlov, Y. I. Pylina, I. S. Khudyaeva, А. S. Benditkis, A. A. Krasnovsky,  Copper Сomplexes of Сhlorin Derivatives of Chlorophyll a as Potential Photosensitizers for Medical Purposes, Macroheterocycles. 12 (1) 68-74, 2019, DOI: 10.6060/mhc190128b
  17. A.A. Ashikhmin, A. S. Benditkis, A. A. Moskalenko, and A. A. Krasnovsky, Jr. Phytofluene as a Highly Efficient UVA Photosensitizer of Singlet Oxygen Generation. Biochemistry (Moscow), Vol. 85, No. 7, pp. 773-780 (2020), DOI: 10.31857/S0320972520070052
  18. Krasnovsky A.A. Jr. Photonics of Molecular Oxygen in Aqueous Solutions, Physics of Wave Phenomena, Vol. 28, No. 2, pp. 116–134 (2020), DOI: 10.3103/S1541308X20020090
  19. Kozlov A.S., Egorova O.N., Medvedkov O.I., Krasnovsky A.A. Activation of oxygen molecules by 1070 nm laser radiation in aerated solvents, Optics Lett. Vol. 46, No. 3/1, p. 556-559 (2021), DOI.org/10.1364/OL.416416
  20. Benditkis AS, Kozlov AS, Goncharov SE., and Krasnovsky Jr. AA, «Detection of the Fraunhofer band B (690 nm) in the absorption spectra of oxygen in aerated solvents», J. Opt. Soc. Am. B 38, 3410-3416 (2021), DOI.org/10.1364/JOSAB.432684
  21. Krasnovsky A.A., Jr., Kozlov A.S., and Benditkis A.S. Laser activation of oxygen in aerated solvents. Measurement of the absorption spectra of oxygen. Dissolved in aerated solvents under natural conditions. Russian Physics Journal, Vol. 64, No. 11, р. 2035-2045 (2022), DOI 10.1007/s11182-022-02552-1
  22. Klimenko A., Rodina E., Silachev D., Begun M., Babenko V.A., Benditkis A.S., Kozlov A. S., Krasnovsky A. A., Khotimchenko Yu. S., Katanaev V. L. Chlorin Endogenous to the North Pacific Brittle Star Ophiura sarsii for Photodynamic Therapy Applications in Breast Cancer and Glioblastoma Models. Biomedicines  10, 134 (2022), DOI.org/10.3390/biomedicines10010134
  23. Ashikhmin A.A., Benditkis A.S., Moskalenko A.A., and Krasnovsky A. A., Jr., ζCarotene: Generation and Quenching of Singlet Oxygen, Comparison with Phytofluene. Biochemistry (Moscow), Vol. 87, No. 10, pp. 1169-1178 (2022), DOI: 10.1134/S0006297922100108
  24. Firsov A.M., Pfeffermann J., Benditkis A.S., Rokitskaya T.I., Kozlov A.S.,Kotova E.A., Krasnovsky A.A., Pohl P., Antonenko Yu. N., Photodynamic activity rather than drilling causes membrane damage by a light-powered molecular nanomotor, Journal of Photochemistry & Photobiology, B: Biology, 239, 112633 (2023), DOI.org/10.1016/j.jphotobiol.2022.112633