Группа генетической инженерии грибов

  Жгун Александр Александрович
Руководитель группы
кандидат биологических наук
ИНБ, комн. 401
Телефон +7 (499) 135-62-19
E-Mail zzhgun@mail.ru

Основное

ОПИСАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ

Ключевые слова
Бета-лактамные антибиотики, статины, acremonium chrysogenum, aspergillus terreus, генетическая инженерия грибов, ферменты фосфорного обмена, дрожжи, продуценты, гетерологичная экспрессия, геномика дрожжей

Направления исследований

  • Сравнительная геномный, транскриптомный, протеомный анализ винных и хересных штаммов дрожжей-сахаромицетов (совместно с отделом молекулярного клонирования, ВНИИВиВ «Магарач»)
  • Сравнительный анализ влияния микробиологических и абиотических факторов  при биоповреждении и биодеструкции объектов культурного наследия (на примере темперной живописи) (Совместно с МФТИ, Третьяковской Галереей)
  • Исследование роли полиаминов как индукторов антибиотикообразования и стрессоустойчивости у A.terreus и A.chrysogenum
  • Структурно-функциональная характеристика  рекомбинантных L-аспарагиназ экстремофильных микроорганизмов (совместно с НИИ БМХ РАН)
  • Биохимическая, генетическая и  физиологическая характеристика оксидаз D-аминокислот дрожжей H.polymorpha ( совм с каф химической энзимологии Химфака МГУ)
  • Детализация функций полифосфатаз в регуляции фосфорного обмена и стрессоустойчивости у дрожжей  (совместно и ИБФМ РАН).

Основные методы исследований
Различные стандартные методы генетической инженерии и молекулярной биологии, в том числе  оптимизированные в группе приемы агробактериальной трансформации мицелиальных грибов, рекомбинационного клонирования в дрожжах.

Краткая история группы
Группа существует с момента образования Центра «Биоинженерия» в 1989 году (в прошлом – группа гетерологичной экспрессии), создана по инициативе директора Центра «Биоинженерия» академика К.Г. Скрябина. До 2014 года группа входила в состав лаборатории генетической инженерии (зав.лаб. – К.Г. Скрябин). В 2014 году выделена в отдельную группу при дирекции. До 2020 года руководителем групы был к.б.н. Эльдаров М.А. В настоящее время группу возглавляет к.б.н. Жгун А.А.

Достижения

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

  1. Определены физиологические, биохимические, морфологические и молекулярно-генетические характеристики высокопродуктивных штаммов Acremonium chrysogenum и Aspergillus terreus связанные с их способностью к сверхсинтезу целевых  биологически-активных вторичных метаболитов – цефалоспорина С и ловастатина соответственно (совместно с лабораторией физиологически-активных веществ).
  2. Сконструированы оригинальные вектора для агробактериальной трансформации A.terreus и A.chrysogenum, разработаны протоколы агротрансформации высокопродуктивных штаммов этих грибов, приемы метаболической инженерии A.terreus и A.chrysogenum, направленные на повышение выхода целевых соединений.
  3. Методами сравнительной геномики установлены молекулярно-генетические, физиологические характеристики хересных штаммов дрожжей, связанные с их способностью к биологической выдержке вин, идентифицированы молекулярные маркеры хересных штаммов (совместно с отделом мол генетики микроорганизмов, НИИВиВ «Магарач»)
  4. Разработаны системы оверпродукции рекомбинантных ферментов фосфорного обмена дрожжей-сахаромицетов. Определены основные физико-химические и энзиматические характеристики рекомбинантных DDP1, PPX1, PPN1 и PPN2 S.cerevisiae.  Установлена ключевая роль ферментов фосфорного обмена при метаболизме метанола у метилотрофных дрожжей (совместно с лабораторией биорегуляции клеточных процессов ИБФМ им. Г.К.Скрябина РАН).

Сотрудники

СОСТАВ ГРУППЫ

№ ФИО Ученая степень, звание Должность Место работы Городской телефон Внутренний телефон E-mail
1Жгун
Александр Александрович		к.б.н.руководитель группы, с.н.с.ИНБ, комн. 401(499) 135-62-19230 zzhgun@mail.ru
2Авданина
Дарья Александровна		к.б.н.н.с.ИНБ, комн. 402(499) 135-62-19230daria.avdanina@biengi.ac.ru
3Думина
Мария Владимировна		к.б.н.н.с.ИНБ, комн. 402(499) 135-62-19230DuminaMaria@gmail.com

 

Разработки

ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ

Статус Наименование разработки Дата Где Краткое описание
Планируется к внедрению Технология получения субстанции  бета-лактамного антибиотика цефазолина (Совместно с ФГУП «ГосНИИгенетика» 2021 ОАО «Биосинтез», Пенза Технология включает этапы  культивирования рекомбинантного штамма E.coli – продуцента синтетазы цефалоспоринов-кислот (CASA), экстракции фермента, его иммобилизации на эпокси-активированном носителе с получением гетерогенного биокатализатора, собственно биокаталитический синтез антибиотика из производного 7-аминоцефалоспорановой кислоты (ММТД-7-АЦК) и метилового эфира тетразолил-уксусной кислоты, выделение субстанции цефазолина

РИД

РЕЗУЛЬТАТЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (патенты, полезные модели, базы данных, ноу-хау и пр.)
№ Регистрационный номер Тип Название Авторы Заявитель/ патентообладатель Дата приоритета Дата публикации
1 2388826 Патент на изобретение РФ Рекомбинантная ДНК, кодирующая функционально активный гибридный белок Gl7ACA-ацилазы с хитин-связывающим доменом (BrdGl7ACA-cbd), рекомбинантная плазмида pSVH0108, обеспечивающая его синтез в клетках Escherichia coli, рекомбинантный штамм Escherichia coli BL21(DE3)/pSVH0108-ПРОДУЦЕНТ BrdGl7ACA-cbd Хатунцева С.А.
Эльдаров М.А.
Зейналов О.А.
Скрябин К.Г.		 ФИЦ Биотехнологии РАН 05.07.2006 10.05.2010
2  2434944 Патент на изобретение РФ Рекомбинантная плазмидная ДНК pZEN16 для переноса и экспрессии генов в мицелиальном грибе Acremonium chrysogenum Жгун А.А.,
Носков В.Н.,
Кирпичников И.В.,
Эльдаров М.А.,
Думина М.В.		 ФИЦ Биотехнологии РАН, Минобрнауки России  06.11.2009  27.11.2011
3 2467014 Патент на изобретение РФ Полиэпитопный белок, нуклеотидная последовательность, кодирующая полиэпитопный белок, плазмида с последовательностью, кодирующей полиэпитопный белок, и препарат полиэпитопного белка для индукции иммунного ответа против вируса ящура Андрианова Е.П.,
Кременчугская С.Р.,
Борисов В.В.,
Эльдаров М.А.,
Равин Н.В.,
Фолимонов А.С.,
Скрябин К.Г.		 ФИЦ Биотехнологии РАН, Минобрнауки России 06.12.2010 20.11.2012
4 2441916 Патент на изобретение РФ Рекомбинантная плазмидная ДНК pACYC-LANS(KM), штамм Escherichia coli BL21(DE3), трансформированный рекомбинантной ДНК pACYC-LANS(KM), и способ получения рекомбинантной L-аспарагиназы Erwinia carotovora Сидорук К.В.,
Богуш В.Г.,
Гончарова О.В.,
Чугунова Н.М.,
Покровская М.В.,
Александрова С.С.,
Омельянюк Н.М.,
Соколов Н.Н.		 НИИБМХ им. В.Н.Ореховича РАМН 10.02.2012
5 2624022 Патент на изобретение РФ Модифицированный ген рас бактерий Escherichia coli, кодирующий предшественник фермента с активностью пенициллин G ацилазы, рекомбинантный штамм Escherichia coli — продуцент пенициллин G ацилазы и способ микробиологического синтеза этого фермента Эльдаров М.А.,
Скляренко А.В.,
Думина М.В.,
Сатарова Д.Э.,
Жгун А.А.,
Медведева Н.В.,
Яроцкий С.В.		 ФГБУ «ГосНИИгенетика»,
ФИЦ Биотехнологии РАН		 20.11.2015 30.06.2017

Публикации

ЗНАЧИМЫЕ ПУБЛИКАЦИИ
  1. Жгун А. А., Нураева Г.К., Думина М.В., Воинова Т.М., Джавахия В.В., Эльдаров М.А. ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ ПРОДУКЦИИ ЛОВАСТАТИНА И ЭКСПРЕССИИ LOV-ГЕНОВ 1,3-ДИАМИНОПРОПАНОМ И СПЕРМИДИНОМ ЧЕРЕЗ РЕГУЛЯЦИЮ LaeA У Aspergillus terreus. Прикладная биохимия и микробиология. 2019; 55(3): 244-255. DOI: 10.1134/S055510991902017X.
  2. Mardanov A.V, Beletsky A.V, Eldarov M.A, Tanashuk T.N., Kishkovskaya S.A., Ravin N.V. Draft genome sequence of the wine yeast strain Saccharomyces cerevisiae I-328. Microbiology Resource Announcements. 2018; 6(5): e01520-17. DOI: 10.1128/genomeA.01520-17.
  3. Andreeva N., Ryazanova L., Zvonarev A., Trilisenko L., Kulakovskaya T., Eldarov M. Inorganic polyphosphate in methylotrophic yeasts. Applied Microbiology and Biotechnology. 2018; 102(12): 5235-5244. DOI: 10.1007/s00253-018-9008-3.
  4. Тишков В.И., Пометун А.А., Степашкина А.В., Федорчук В.В., Зурубина С.А., Каргов И.С., Атрошенко Д.Л., Паршин П.Д., Шеломов М.Д., Ковалевский Р.П., Бойко К.М. Рациональный дизайн практически важных ферментов. Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. 2018; 59(2): 70-77. DOI: 10.3103/S0027131418020153.
  5. Жгун А.А., Думина М. В., Воинова Т. М., Джавахия В.В., Эльдаров М.А.. Роль ацетил-КоА-синтетазы и белка-регулятора поликетидного биосинтеза LovE в биосинтезе ловастатина штаммами Aspergillus terreus дикого типа и его высокопродуктивным аналогом. Прикладная биохимия и микробиология. 2018; 54(2): 175-185. DOI: 10.7868/S0555109918020071.
  6. Домрачева А.Г., Жгун А.А., Новак Н.В., Джавахия В.В. Влияние химического мутагенеза на свойства штамма – продуцента циклоспорина А Tolypocladium inflatum ВКМ F-3630D.. Прикладная биохимия и микробиология. 2018; 54(1): 63-67. DOI: 10.7868/S0555109918010087.
  7. Eldarov M.A., Beletsky A.V., Tanashchuk T.N., Kishkovskaya S.V., Ravin N.V., Mardanov A.V. Whole-genome analysis of three yeast strains used for production of sherry-like wines revealed genetic traits specific to flor yeasts. Frontiers in Microbiology. 2018; Vol.9: e965. DOI: 10.3389/fmicb.2018.00965.
  8. Эльдаров М.А., Авданина Д.А., Шаламитский М.Ю., Иванова Е.В., Танащук Т.Н., Кишковская С.А., Равин Н.В., Марданов А.В. Полиморфизм генов гомеостаза железа и чувствительность к железу у хересных и винных штаммов Saccharomyces cerevisiae. Микробиология. 2019; 88(2): 217-223. URL: elibrary.ru/item.asp?id=36962452.
  9. Жгун А. А., Нураева Г.К., Эльдаров М.А. РОЛЬ РЕГУЛЯТОРОВ LaeA И LovE В БИОСИНТЕЗЕ ЛОВАСТАТИНА ПРИ ДОБАВЛЕНИИ ПОЛИАМИНОВ У Aspergillus terreus. Прикладная биохимия и микробиология. 2019; 55(6): 542-552. DOI: 10.1134/S0555109919060175.
  10. Turaev A.V., Tsvetkov V.B., Tankevich M.V., Smirnov I.P., Aralov A.V., Pozmogova G.E., Varishuk A.M.. Benzothiazole-based cyanines as fluorescent “light-up” probes for duplex and quadruplex DNA. Biochimie. 2019; Vol.162: 216-228. DOI: 10.1016/j.biochi.2019.04.018.
  11. Tsvetkov V.B., Zatsepin T.S.,. Turaev A.V., Farzan V.M., Pozmogova G.E., Aralov A.V., Varizhuk A. M.. DNA i-Motifs With Guanidino-i-Clamp Residues: The Counterplay Between Kinetics and Thermodynamics and Implications for the Design of pH Sensors. Computational and Structural Biotechnology Journal. 2019; Vol.17: 527-536. DOI: 10.1016/j.csbj.2019.04.006.
  12. Andreeva N., Ledova L., Ryasanova L., Kulakovskaya T., Eldarov M. The acid phosphatase Pho5 of Saccharomyces cerevisiae is not involved in polyphosphate breakdown. Folia Microbiologica. 2019; 64(6): 867-873. DOI: 10.1007/s12223-019-00702-6.
  13. Эльдаров М.А., Белецкий А.В., Равин Н.В., Марданов А.В. Митохондриальные геномы хересных штаммов дрожжей характеризуются низкой генетической вариабельностью. Генетика. 2019; 55(5): 604-608. DOI: 10.1134/S0016675819050060.
  14. Andreeva N., Ledova L., Ryazanova L., Tomashevsky A., Kulakovskaya T., Eldarov M. Ppn2 endopolyphosphatase overexpressed in Saccharomyces cerevisiae: Comparison with Ppn1, Ppx1, and Ddp1 polyphosphatases. Biochimie. 2019; Vol.163: 101-107. DOI: 10.1016/j.biochi.2019.06.001.
  15. Filkin S.Yu., Chertova N.V., Vavilova E. A., Zatsepin S.S., Eldarov M.A., Sadykhov E.G., Fedorov A.N., Lipkin A.V.  ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ РЕКОМБИНАНТНОГО ХИМОЗИНА В МЕТИЛОТРОФНЫХ ДРОЖЖАХ KOMAGATAELLA PHAFFII. Прикладная биохимия и микробиология. 2020; 56(6): 571-576. DOI: 10.31857/S0555109920060057.
  16. 16.  Кишковская С.А., Танащук Т.Н., Шаламитский М.Ю., Загоруйко В.И.,. Ширяев М.И, Авданина Д.АЭльдаров., М.А., Равин Н.В., Марданов А.В. ПРИРОДНЫЕ ШТАММЫ ДРОЖЖЕЙ SACCHAROMYCES CEREVISIAE, ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВИН ТИПА ХЕРЕС. Прикладная биохимия и микробиология. 2020; 56(3): 275-282. DOI: 10.31857/S055510992003006X.
  17. 17.  Рязанова Л.П., Ледова Л.А., Андреева Н.А., Звонарёв А.Н., Эльдаров М.А., Кулаковская Т.В. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИФОСФАТЫ И ОСОБЕННОСТИ ФИЗИОЛОГИИ ДРОЖЖЕЙ Saccharomyces cerevisiae ПРИ СВЕРХЭКСПРЕССИИ ГЕНА PPN2. Биохимия. 2020; 85(4): 598-606. DOI: 10.31857/S0320972520040120.
  18. Alexander Zhgun, Darya Avdanina, Kirill Shumikhin, Nikolay Simonenko, Elena Lyubavskaya, Ivan Volkov, Victor Ivanov. Detection of potential biodeterioration risks for tempera painting in 16th century exhibits from State Tretyakov Gallery. PLoS ONE. 2020; 15(4): e0230591. DOI: 10.1371/journal.pone.0230591.
  19. Mardanov A.V., Eldarov M.A., Beletsky A.V, Tanashchuk T.N., Kishkovskaya S.A., Ravin N.V. Transcriptome Profile of Yeast Strain Used for Biological Wine Aging Revealed Dynamic Changes of Gene Expression in Course of Flor Development. Frontiers in Microbiology. 2020; Vol.11: 538. DOI: 10.3389/fmicb.2020.00538.
  20. Dumina M. V., Eldarov M.A., Zdanov D.D., Sokolov N.N. L-аспарагиназы экстремофильных микроорганизмов в биомедицине. Биомедицинская химия. 2020; 66(2): 105-123. DOI: 10.18097/PBMC20206602105.
  21. Zhgun A.A., Avdanina D.A., Shagdarova B.Ts., Troyan E.V., Nuraeva G.K., Potapov M.P., Il’Ina A.V., Shitov M.V., Varlamov V.P. Search for Efficient Chitosan-Based Fungicides to Protect the 15th‒16th Centuries Tempera Painting in Exhibits from the State Tretyakov Gallery. Microbiology (Mikrobiologiya). 2020; 89(6): 750-755. DOI: 10.1134/S0026261720060193.
  22. Barinova K.V, Serebryakova M.V, Eldarov M.A. Kulikova A.A., Mitkevich V.A., Muronetz V.I., Schmalhausen E.V. S-glutathionylation of human glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and possible role of Cys152-Cys156 disulfide bridge in the active site of the protein. Biochimica et Biophysica Acta: Gene Regulatory Mechanisms. 2020; 1864(6): 129560. DOI: 10.1016/j.bbagen.2020.129560.
  23. Alexander Zhgun, Mariya Dumina, Ayrat Valiakhmetov, Mikhail Eldarov. The critical role of plasma membrane H+-ATPase activity in cephalosporin C biosynthesis of Acremonium chrysogenum. PLoS ONE. 2020; 15(8): e0238452. DOI: 10.1371/journal.pone.0238452.
  24. Mervi T. Hyvönen, Tuomo A. Keinänen, Gulgina K. Nuraeva, Dmitry V. Yanvarev, Maxim Khomutov, Elena N. Khurs, Sergey N. Kochetkov, Jouko Vepsäläinen, Alexander A. Zhgun, Alex R. Khomutov. Hydroxylamine Analogue of Agmatine: Magic Bullet for Arginine Decarboxylase. Biomolecules. 2020; 10(3): 406. DOI: 10.3390/biom10030406.
  25. Eldarov M.A., Mardanov A.V. Metabolic engineering of wine strains of Saccharomyces cerevisiae. Genes. 2020; 11(9): 964. DOI: 10.3390/genes11090964.
  26. Alexander A. Zhgun, Gulgina K. Nuraeva, Ivan A. Volkov. High-Yielding Lovastatin Producer Aspergillus terreus Shows Increased Resistance to Inhibitors of Polyamine Biosynthesis. Applied Sciences (Switzerland). 2020; 10(22): 8290. DOI: 10.3390/app10228290.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ГРАНТЫ И ХОЗДОГОВОРА (2014-2015гг.)

№ пп Наименование работы № лота, контракта, соглашения, субсидии Финансирующая организация Наименование программы Период проведения работ Соисполнитель Руководитель работ
1. Биогенные полиамины как индукторы биосинтеза цефалоспорина С у Acremonium chrysogenum: физиологические эффекты и молекулярные механизмы 5-08-03672 Российский фонд фундаментальных исследований 2015-2017 Эльдаров М.А.
2. Рекомбинантные варианты глутарил-ацилазы Brevundimonas diminuta с улучшенными физико-химическими и ферментативными свойствами 12-08-01163 Российский фонд фундаментальных исследований 2012-2014 Шудьга А.А.
3. Экзополифос-фатазы: роль в клетках грибов и сравнительная характеристика рекомбинантных белков 14-04-00515 Российский фонд фундаментальных исследований 2014-2016 Кулаковская Т.В.
4. Создание биокатализатора на основе новой рекомбинантной синтетазы цефалоспоринов-кислот для синтеза цефалоспориновых антибиотиков 14.604.21.0022 Минобрнауки ФЦП «Исследования и разработки 2014-2020» 2014-2015 ГосНИИгенетика Эльдаров М.А.
5. Сравнительный экспрессионный анализ биосинтеза цефалоспорина С в штаммах Acremonium chrysogenum c различным уровнем продукции этого антибиотика 14-04-31515-мол-А Российский фонд фундаментальных исследований Думина М.В.

Диссертации

ЗАЩИЩЕННЫЕ ДИССЕРТАЦИИ
№ Диссертант Диссертация Тема работы Научный руководитель/ консультант
 Год защиты
1 Думина Мария Владимировна кандидатская Роль мембранных транспортных белков в регуляции продукции цефалоспорина С у Acremonium chrysogenum Жгун А.А., Эльдаров М.А. 2013
2 Андрианова Екатерина Павловна кандидатская Получение рекомбинантных антигенов вируса ящура О/Тайвань/99, перспективных для разработки противоящурных вакцин, с использованием бактерий и растений Эльдаров М.А. 2012
3 Закирова Светлана Анатольевна кандидатская Рекомбинантные аналоги ацилазы глутарил -7-аминоцефалоспорановой кислоты бактерии Brevundimonas diminuta Эльдаров М.А. 2009
4 Мещерякова Юлия Александровна кандидатская Вирус мозаики коровьего гороха как вектор для получения рекомбинантных антигенов вирусов гепатита B и гриппа A в растениях Эльдаров М.А., Ломоноссофф Д.П. 2009
 5 Жгун Александр Александрович кандидатская Влияние концевых структурных модификаций на функции цитохромов P450 млекопитающих Эльдаров М.А., Скрябин К.Г. 2002
 6 Сидорович Вадим Евгеньевич кандидатская Экспрессия цитохромов P450 11A1 и 2B4 в дрожжах Saccharomyces cerevisiae Эльдаров М.А., Скрябин К.Г. 2000

Услуги

КОНТРАКТНЫЕ УСЛУГИ (которые лаборатория готова оказать на хоздоговорной основе)
  1. Конструирование челночных векторов и  плазмид для  трансформации  дрожжей и грибов.
  2. Получение дрожжевых штаммов- продуцентов целевых белков и ферментов
  3. Создание многокомпонентных генетических конструкций методами рекомбинационной сборки в дрожжах-сахаромицетах
  4. Разработка методов агробактериальной трансформации  промышленно-значимых штаммов мицелиальных  грибов.

Награды

НАГРАДЫ, ПРЕМИИ, ОТЛИЧИЯ, БЛАГОДАРНОСТИ (за научную и научно-организационную деятельность)
№ Сотрудники Вид премии/ награды Наименование премии/ награды Год присуждения
1 Эльдаров М.А. Диплом Федерального Института Промышленной Собственности за изобретения, вошедшие в 100 лучших изобретений Роcсии по итогам годам Патент РФ № Рекомбинантная плазмидная ДНК pACYC-LANS(KM), штамм Escherichia coli BL21(DE3), трансформированный рекомбинантной ДНК pACYC-LANS(KM), и способ получения рекомбинатной L-аспарагиназы Erwinia carotovora 2012
2 Думина М.В. Грамота 14-ой международной международной Пущинской школы-конференции «Биология-Наука XXI века» Гетерологичная экспрессия PMA1 в клетках продуцента цефалоспорина С A. chrysogenum: влияние на биосинтез антибиотика и энергетический баланс клетки 2011