Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
ИНСТИТУТ ЦИТОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Лаборатория структурной организации генома
    Заведующий лабораторией

    БОРХСЕНИУС Сергей Николаевич

     д.б.н., профессор

    Тел., Факс: (812) 297-03-28 297
    Электронная почта: snborch@gmail.com

    Лаборатория основана С.Н. Борхсениусом в 1989 г. на базе группы по изучению микоплазм в составе Отдела клеточных культур.

    Основными объектами являются микоплазмы - самые маленькие микроорганизмы, способные к росту на искусственных питательных средах.

    Сотрудники лаборатории

    с.н.с., к.б.н., М.С. Вонский
    н.с., к.б.н., И.Е. Вишняков
    н.с., А.Ю. Малинин


М.С. Вонский
И.Е. Вишняков

В лаборатории клонированы и прочтены гены ключевых белков деления, получены приоритетные данные по цитоскелет-подобным белкам подвижных микоплазм, предложен гипотетический механизм скользящей подвижности. Впервые выявлены и исследованы гены и белки теплового шока микоплазм. Разработаны методы обнаружения микоплазм в биологическом материале (диагностика микоплазмозов).

Сведения по структуре и функциям генома и молекулярные основы взаимодействия микоплазм с клетками человека, животных и растений в природе, клинике и при культивировании клеток вне организма обобщены в трех монографиях, изданных в 1989, 2002 и 2016 годах.

Работа лаборатории в разное время поддерживалась грантами Фонда Сороса, РФФИ, РНФ и Грантами для молодых сотрудников Правительства Санкт-Петербурга.

В настоящее время в лаборатории продолжается изучение генов и белков вовлеченных в процессы деления клетки, подвижности и ответа на стрессы.

Исследования проводятся методами молекулярной и клеточной биологии, включая иммуно- электронную микроскопию, локализованную микроскопию сверхвысокого разрешения, электрофорез и блоттинг белков и нуклеиновых кислот, ПЦР и РТ-ПЦР, хромотографию белков и нуклеиновых кислот, методы генной инженерии.

Значительная часть исследований Лаборатории осуществляется в тесном контакте с научным персоналом Группы по изучению ультраструктуры клеточных мембран (Проф. Я.Ю. Комиссарчик, Др. Е.С. Снигиревская) ,Лаборатории Цитологии опухолевого роста (Др. В.А. Иванов) и в сотрудничестве с Лабораторией молекулярной биологии нуклеотид-связывающих белков СПбГПУ, НИК "Нанобио" (руководитель М.А. Ходорковский)

Основные научные достижения за 2018-2014 гг.

С использованием сконструированных экспрессирующих плазмид получены и охарактеризованы рекомбинантные белки FtsZ микоплазм трех видов (M.hominis, M.gallisepticum и A.laidlawii). Установлено, что все три рекомбинантных белка FtsZ способны взаимодействовать с комплексом белков деления E. coli (включая ингибирование цитокинеза). Эти результаты подтверждают гипотезу о важности белков FtsZ для деления клеток и указывают на возможную функциональную активность белков FtsZ в клетках соответствующих микоплазм.

Показано, что локализационная микроскопия (SMLM, или dSTORM, в том числе 3D, а также SRRF), впервые использованная для визуализации белка FtsZ в нашей работе, позволяет более аккуратно интерпретировать изображения сверхвысокого разрешения и открывает новые возможности для изучения комплексных структур, подобных бактериальной дивисоме, что особенно ценно для исследований процесса клеточного деления микоплазм. В удлиненной клетке Escherichia coli белок FtsZ формирует Z-кольца не сразу, а через этап образования промежуточных спиралеобразных полимерных форм.

Получены изображения структур FtsZ сверхвысокого разрешения на разных стадиях клеточного цикла. Продемонстрировано, что рекомбинантные белки FtsZ двух микоплазм, искусственно экспрессируемые в клетках E.coli, в дополнение к нормальной экспрессии собственного белка FtsZ, способны взаимодействовать с аппаратом деления этой бактерии. Полученные результаты позволяют заключить, что белки FtsZ могут играть важную роль в процессе клеточного делении микоплазм.

Идентифицированы потенциальные белки-мишени, ко-элюируемые с белком IbpA (мБТШ) в клеточных экстрактах A. laidlawii после их экспонирования при низких и высоких температурах. Большинство потенциальных мишеней мБТШ определены, как ферменты, вовлечённые в биосинтетические циклы и энергетический метаболизм. Продемонстрирована специфичность взаимодействия IbpA с белками-мишенями в зависимости от температуры инкубации. Малые белки теплового шока альфа-кристаллинового типа играют одну из ключевых ролей в выживании клетки в условиях стресса, предотвращая необратимую денатурацию и агрегацию белков.

В вечной мерзлоте Арктики выявлены фрагменты ДНК микоплазм – паразитов человека, животных и растений. «Вездесущая» микоплазма Acholeplasma laidlawii оказалась бесспорным лидером по количеству идентифицированных последовательностей в трёх исследованных метагеномах. Количество фрагментов ДНК древних микоплазм в почвенных образцах сопоставимого возраста (около 30 тыс. лет) и одинакового происхождения (ледовые комплексы Позднего Плейстоцена) не столь обильно по сравнению с другими микроорганизмами, но его достаточно для того, чтобы судить о возможном присутствии живых клеток микоплазм в вечной мерзлоте.

Внешние научные контакты
    •   НИИ физико-химической медицины Федерального Медико-Биологического Агентства России (академик РАН, д.б.н., проф. В.М. Говорун, д.б.н. В.Н. Лазарев, к.б.н. Г.Ю.Фисунов)
    •   Казанский институт биохимии и биофизики - обособленное структурное подразделение Федерального исследовательского центра "Казанский научный центр Российской академии наук" (КИББ ФИЦ КазНЦ РАН, руководитель – д.б.н. В.М. Чернов; д.б.н. О.А. Чернова)
    •   Институт Молекулярной биологии, Мадрид, Испания (др. Х. Айала).
    •   Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Петра Великого (НИК «Нанобиотехнологии», директор – М.А. Ходорковский)
    •   Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» (д.т.н., доцент М.И. Богачёв)
    •   Казанский (Приволжский) федеральный университет (Институт фундаментальной медицины и биологии, д.б.н., зав. лаб. молекулярной генетики микроорганизмов А.Р. Каюмов)
    •   Московский государственный университет им. Ломоносова (Кафедра молекулярной биологии, к.б.н. С.А. Левицкий)
    •   Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (к.г.-м.н., зав. лаб. криологии почв Е.М. Ривкина)
    •   Санкт-Петербургский государственный университет (зав. каф. микробиологии, д.б.н., проф. А.В. Пиневич, д.б.н., проф. Е.В. Ермилова)

Избранные публикации

2018-2013

Борхсениус С.Н., A.A. Дакс, O.A.Федорова, O.A.Чернова, Н.А. Барлев. 2018. Роль микоплазменной инфекции в хроническом воспалении и канцерогенезе. Цитология, Том 60, №9, стр. 663-672.

Borchsenius Sergey N., Alexandra Daks, Olga Fedorova, Olga Chernova, Nickolai A. Barlev. 2018. Effects of mycoplasma infection on the host organism response via P53/NFkB signaling. . J Cell Physiol. 2018 Jan; 234(1):171-180. doi: 10.1002/jcp.26781. Epub 2018 Aug 26. IF: 3,923.

Ponomareva E.V., Vishnyakov I.E., Morozova N.E., Polinovskaya V.S., Khodorkovskii M.A., Vedyaykin A.D. 2018. Super-resolution microscopy of living bacterial cells. J Physics Conf Ser. 917(2017): 042014. doi :10.1088/1742-6596/917/4/042014.

Polinovskaya V.S., Vedyaykin A.D., Vishnyakov I.E., Ivanov V.A., Khodorkovskii M.A. 2018. Super-resolution microscopy of Mollicutes cells. J Physics Conf Ser. 1038(2018): 012029. doi: 10.1088/1742-6596/1038/1/012029.

Bogachev M.I., Volkov V.Yu., Kolaev G., Chernova L.S., Vishnyakov I.E., Kayumov A.R. 2018. Selection and quantification of objects in microscopic images: From multi-criteria to multi-threshold analysis. BioNanoScience. doi.org/10.1007/s12668-018-0588-2.

Zakharzhevskaya N., Tsvetkov V.B., Vanyushkina A., Varizhuk A., Rakitina D., Podgorsky V., Vishnyakov I., Kharlampieva D., Manuvera V., Lisitsyn F., Gushina E., Lazarev V., Govorun V. 2017. Interaction of Bacteroides fragilis toxin with outer membrane vesicles reveals new mechanism of its secretion and delivery. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 7:2. doi: 10.3389/fcimb.2017.00002

Zakharzhevskaya N., Vanyushkina A., Altukhov I., Shavarda A., Butenko I., Rakitina D., Nikitina A., Manolov A., Egorova A., Kulikov E., Vishnyakov I., Fisunov G., Govorun V. 2017. Outer membrane vesicles secreted by pathogenic and nonpathogenic Bacteroides fragilis represent different metabolic activities. Scientific Reports. 7: 5008. doi: 10.1038/s41598-017-05264-6.

Kayumov A.R., Bogachev M.I., Manuvera V.A., Lazarev V.N., Sabantsev A.V., Artamonova T.O., Borchsenius S.N., Vishnyakov I.E. 2017. Recombinant Small Heat Shock Protein from Acholeplasma laidlawii Increases the Escherichia coli Viability in Thermal Stress by Selective Protein Rescue. Англ. версия статьи в журнале Молекулярная биология, том 51, № 1, с. 131-141. В журнале Molecular Biology, изд-во Maik Nauka/Interperiodica Publishing (Russian Federation), том 51, № 1, с. 112-121 DOI: 10.1134/S0026893317010083

Morozova A.V., Borchsenius S.N., Vishnyakov I.E., Malinin A.Yu. 2017. Testing the Purity of Cell Cultures Using Clinical Diagnostic PCR Kits. Англ. версия статьи из ж. Цитология том 59, с. 99-108. В журнале Cell and Tissue Biology, том 11, №3, с. 250-259.

Ведяйкин А.Д., Полиновская В.С., Сабанцев А.В., Ходорковский М.А., Борхсениус С.Н., Вишняков И.Е. 2017. Влияние рекомбинантных белков FtsZ некоторых видов микоплазм на процесс деления клеток Escherichia coli. В журнале. Цитология, том 59, № 5, с. 328-336.

Монография: Борхсениус С.Н., Чернова О.А., Чернов В.М., Вишняков И.Е. 2016. Микоплазмы в биологии и медицине начала XXI века. «Наука» СПб, ISBN 978-5-02-039584-8, 333стр.

Vishnyakov I.E., Borchsenius S.N., Kayumov A.R., Rivkina E.M. 2016. Mycoplasma diversity in Arctic permafrost. BioNanoScience. 6(4): 516–519.

Vishnyakov I.E., Bogachev M.I., Salafutdinov I., Borchsenius S.N., Kayumov A.R. 2016. The temperature-dependent selectivity of potential interaction partners for the small heat shock protein IbpA from Acholeplasma laidlawii. BioNanoScience. 6: 437–442.

Vedyaykin A.D., Vishnyakov I.E., Polinovskaya V.S., Khodorkovskii M.A., Sabantsev A.V. 2016. New insights into FtsZ rearrangements during the cell division of Escherichia coli from single-molecule localization microscopy of fixed cells. MicroВiologyOpen. 5(3): 378-386.

Vedyaykin A.D., Sabantsev A.V., Khodorkovskii M.A., Kayumov A.R., Vishnyakov I.E. 2016. Recombinant FtsZ proteins from Mollicutes interact with Escherichia coli division machinery. BioNanoScience (online first). doi: 10.1007/s12668-016-0248-3.

Vedyaykin A.D., Sabantsev A.V., Vishnyakov I.E., Morozova N.E., Polinovskaya V.S., Khodorkovskii M.A. 2016. 3D super-resolution microscopy of bacterial division machinery. J Physics Conf Ser. 741(2016): 012066. doi:10.1088/1742-6596/741/1/012066.

Vishnyakov I.E., Levitskii S.A., Borchsenius S.N. 2015. Effect of heat shock on cells of phytopathogenic mycoplasma Acholeplasma laidlawii PG-8A. Английская версия статьи из ж. Цитология том 57, с. 5-13. В журнале Cell and Tissue Biology, том 9, № 2, с. 149-157.

Ведяйкин А.Д., Вишняков И.Е., Полиновская В.С., Артамонова Т.О., Ходорковский М.А., Сабанцев А.В. 2015. Новые данные о структурах, формируемых белком FtsZ в клетках Escherichia coli в процессе деления, полученные методом локализационной микроскопии. Цитология. 57(11): 823-830.

Vedyaykin A.D., Gorbunov V.V., Sabantsev A.V., Polinovskaya V.S., Vishnyakov I.E., Melnikov A.S., Serdobintsev P.Yu., Khodorkovskii M.A. 2015. Multi-color localization microscopy of fixed cells as a promising tool to study organization of bacterial cytoskeleton. J Physics Conf Ser. 643 (2015): 012020. doi:10.1088/1742-6596/643/1/012020.

Вишняков И.Е., Борхсениус С.Н.,Каюмов А.Р., Шмакова Л.А.,Ривкина Е.М. 2015. ДНК «минимальных» клеток (микоплазм) в метагеномах вечной мерзлоты. В журнале Гены и клетки, том 10, №3, с. 12-21.

Chernov Vladislav M.,Mouzykantov Alexey A., Baranova Natalia B., Medvedeva Elena S., Grygorieva Tatiana Yu, Trushin Maxim V., Vishnyakov Innokentii E., Sabantsev Anton V., Borchsenius Sergei N., Chernova Olga A. 2014. Extracellular membrane vesicles secreted by mycoplasma Acholeplasma laidlawii PG8 are enriched in virulence proteins. В журнале Journal of Proteomics, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 110, с. 117-128. DOI: 10.1016/j.jprot.2014.07.020

Vedyaykin A.D., Sabantsev A.V., Vishnyakov I.E., Borchsenius S.N., Fedorova Y.V., Melnikov A.S., Serdobintsev P.Yu, Khodorkovskii M.A. 2014. Localization microscopy study of FtsZ structures in E. coli cells during SOS-response. Journal of Physics, том 541, с. 012036-012036. DOI: 10.1088/1742-6596/541/1/012036

Вишняков И.Е., Борхсениус С.Н. 2013. Белки теплового шока микоплазм и кодирующие их гены. Микробиология. 82 (6): 643–659. (Перевод: Vishnyakov I.E., Borchsenius S.N. 2013. Mycoplasma heat shock proteins and their genes. Microbiology (Mikrobiologija). 82(6): 653–667.)

2012- 2001

Vishnyakov I.E., Levitskii S.A., Manuvera V.A., Lazarev V.N., Ayala J.A., Ivanov V.A., Snigirevskaya E.S., Komissarchik Y.Y., Borchsenius S.N. 2012. The identification and characterization of IbpA, a novel alpha-crystallin-type heat shock protein from mycoplasma. Cell Stress Chaperones. 17 (2) : 171-180.

Вишняков И.Е., Левицкий С.А., Лазарев В.Н., Айала Х.А., Иванов В.А., Снигиревская Е.С, Комиссарчик Я.Ю., Борхсениус С.Н. 2010. Олигомерные формы, функции и локализация в клетке белка альфа-кристаллинового типа из микоплазмы. Цитология. 52 (11) : 48-55.

Вишняков И.Е., Борхсениус С.Н., Басовский Ю.И., Левицкий С.А., Лазарев В.Н., Снигиревская Е.С., Комиссарчик Я.Ю. 2009. Локализация белка FtsZ в клетках микоплазмы (Mycoplasma hominis). Цитология. 51 (3) : 247-256.

Борхсениус С.Н., Вонский М.С., Буданцева Е.В., Вишняков И.Е., Якобс Е., Лазарев В.Н. 2008. Белок теплового шока альфа-кристаллинового типа из микоплазмы (Acholeplasma laidlawii). Цитология. 50 (7): 613-618.

Вишняков И.Е., Борхсениус С.Н. 2007. Белок FtsZ и цитокинез у бактерий. Цитология. 49 (5) : 421-429.

Вишняков И.Е., Борхсениус С.Н. Гены и белки, обеспечивающие деление клеток прокариот. 2006. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А.Овчинникова. 2 (1) : 49-62.

Момыналиев К.Т., Смирнова О.В., Лазарев В.Н., Акопян Т.А, Челышева В.В., Говорун В.М.,.Айала Х.А., Симанкова А.Н., Борхсениус С.Н. 2003. Клонирование и экспрессия гена, кодирующего белок деления микоплазмы (ftsZ, Mycoplasma hominis). Генетика. 39 (3): 318-325.

Momynaliev K.T., Smirnova O.V., Lazarev V.N., Akopian T.A., Chelysheva V.V., Ayala J.A., Simankova A.N., Borchsenius S.N., and Govorun V.M. 2002. Characterization of the Mycoplasma hominis ftsZ Gene and Its Sequence Variability in Mycoplasma Clinical Isolates. Bioch. Biophis. Res. Commun. 293 : 155-162.

Монография: Борхсениус С. Н., Чернова О. А., Чернов В. М., Вонский М.С. 2002. Микоплазмы: молекулярная и клеточная биология, патогенность, диагностика. Санкт-Петербург, Наука. 319с.

1999- 1987

Kukekova, A.V., Malinin, A.Yu., Ayala, J.A., Borchsenius S.N. 1999. Characterization of Acholeplasma laidlawii ftsZ gene and its gene product. Biochem. Biophys. Res. Commun. 262 (1) : 44-49.

Кукекова А.В., Малинин А.Ю., Вонский М.С., Борхсениус С.Н. 1999. Клонирование и экспрессия гена ключевого белка деления FtsZ микоплазмы в Escherichia coli. Генетика, 35 (3): 314-321.

Вонский М.С., Усоскин Д.Г. Борхсениус С.Н. 1998. Гены dnaK как основа для филогенетического анализа микоплазм. ДАН. 359: 270-273.

Jacobs E., Vonski M., Oberle K., Opitz O., Pietsch K. 1996. Are outbreaks and sporadic respiratory infections by Mycoplasma pneumoniae due to two distinct subtypes? Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., 15(1), p. 28-44

Jacobs E., Vonski M., Stemke GF, Robertson JA. 1994. Identification of Ureaplasma biotypes. Med. Microbiol. Lett., 3:31-35.

Korolev E.V., Nikonov A.V., Brudnaya M.S., Snigirevskaya E.S., Komissarchik Y.Yu., Ivanov P.I.,Borchsenius S.N. 1994. Tubular structures of Mycoplasma gallisepticum and its possible participation in the cell motility. Mikrobiology (UK). 140: 671-681.

Жуланова Е.Ю., Вонский М.С., Лисин В.В., Борхсениус С. Н. 1993. Выявление микоплазм методом прямой ДНК-амплификации. Молекулярная генетика, микробиология, вирусология. 2: 9-12.

Вонский М.С., Аствацатурянц Г. В., Борхсениус С. Н. 1993. Экспрессия белков теплового шока у микоплазм. ДАН. 331 (1): 112-115.

Barlev N.A., Borchsenius S.N. 1991. Gradual distribution of Mycoplasma genome sizes. Biomedical science (London-Moscow), 2: 641-645.

Монография: Борхсениус С.Н., Чернова О.А. 1989. Микоплазмы: молекулярная и клеточная биология, патогенность, диагностика. Л., Наука. 156с.

Борхсениус С.Н., Раковская И.В., Чернова О.А., Меркулова Н.А. 1988. ДНК микоплазм содержит фрагменты, гомологичные длинным концевым повторам вируса лейкемии Раушера. Биополимеры и клетка. 4 (2): 108-111.

Борхсениус С.Н., Чернова О.А. 1987. Геном микоплазм. Цитология. 29 (6) : 619-631.

Борхсениус С.Н. 1987. Микоплазмы как объект биотехнологии. Биотехнология. 3 (3): 339-342.

         |  Научные подразделения   |  Главная  | Обновлено: Февраль 2019