Лаборатория для кристаллизации биополимеров появилась в НГУ

В Новосибирском госуниверситете открылась лаборатория для кристаллизации биополимеров и их исследования на станции «Структурная диагностика» в ЦКП «СКИФ», сообщили в пресс-службе вуза.

В структуре Научно-образовательного центра «Институт химических технологий НГУ — ИК СО РАН» начала свою работу лаборатория УМЦ «Кристаллизация». Ее создание стало частью проекта «Применение синхротронного излучения для вирусологических исследований», реализуемого по федеральной научно-технологической программе (ФНТП) развития синхротронных и нейтронных исследований. Эта государственная программа рассчитана на период до 2030 года и дальнейшую перспективу и нацелена на комплексное решение задач ускоренного развития синхротронных и нейтронных исследований и соответствующей исследовательской инфраструктуры в России. Руководителем лаборатории УМЦ «Кристаллизация» стал старший преподаватель кафедры химии твердого тела Факультета естественных наук НГУ, заведующий отделом синхротронных исследований для биологии и биомедицины ЦКП «СКИФ» Сергей Архипов.

«Лаборатория действует в рамках выполнения работ, предусмотренных исследовательской программой „Применение синхротронного излучения для вирусологических исследований в целях разработки новых иммунологических препаратов“. Также мы выполняем научные исследования, предусмотренные программой „Приоритет 2030“ по проекту, который курирует Институт медицины и медицинских технологий НГУ. В основном сотрудниками лаборатории являются студенты и аспиранты, но есть и более опытные ученые. Среди них — доктор химических наук София Борисевич. Одной из задач, которую она решила, являлась подготовка методического пособия „Все грани молекулярного докинга“», — сказал Сергей Архипов.

Деятельность лаборатории ведется в трех направлениях. Первое заключается в выполнении научно-исследовательских работ, связанных с молекулярным моделированием пространственных структур белков и их комплексов, моделированием поведения таких объектов в растворе, кристаллизации и дальнейшему рентгеноструктурному анализу исследуемых образцов. Этап моделирования помогает сформировать структурные гипотезы, отсечь объекты, вероятность кристаллизации которых минимальна, выбрать подходящий исследовательский метод для решения поставленной задачи.

Второе направление заключается в формировании и развитии материальной базы для кристаллизации биополимеров и низкомолекулярных органических соединений, пробоотборе кристаллов и их исследовании методом рентгеноструктурного анализа.

Третье — проведение мероприятий, направленных на подготовку квалифицированных кадров для осуществления исследовательской деятельности с помощью синхротронного излучения. Одним из таких мероприятий является Школа молодых ученых «Применение синхротронного излучения для решения задач биологии», которая проходит в НГУ ежегодно уже на протяжении четырех лет. Особое внимание при обучении уделяется макромолекулярной кристаллографии. Преподавателями Школы являются научные сотрудники, задействованные в проведении синхротронных исследований со всей страны. Общая численность участников мероприятия обычно составляет около ста человек из более чем 20 организаций. В 2026 году Школа состоится в пятый раз. Также в этом году запланировано проведение программы дополнительного профессионального образования «Установки класса мегасайенс для биологии: от постановки задачи до интерпретации полученных данных», а в следующем — «Возможности ЦКП „СКИФ“ и других источников синхротронного излучения для исследований в области биологии».

«Дифракционные исследования биополимеров мы проводим в сотрудничестве с Московским физико-техническим институтом, принимаем участие в экспериментах, которые проводятся в Шанхайском центре синхротронного излучения. Экспериментальные данные обрабатываем уже в НГУ. Для создания стартовых моделей и конструирования возможных подвижных участков молекулы успешно применяем молекулярное моделирование. Еще одним из приоритетных направлений деятельности лаборатории является поиск условий кристаллизации низкомолекулярных органических соединений, которые могут являться потенциальными лекарственными веществам, а также определение их структур методом рентгеноструктурного анализа. Главным образом эти работы ведутся на оборудовании кафедры химии твердого тела Факультета естественных наук НГУ», — пояснил Сергей Архипов.

В лаборатории оборудован блок с необходимым для проведения кристаллизации климатом, робот, позволяющий дозировать и смешивать жидкости в очень малых количествах, а также минимальный набор реактивов и приборов для извлечения, заморозки и транспортировки замороженных кристаллов к источникам синхротронного излучения.

«Кристаллы макромолекулярных соединений надежнее всего транспортировать при температуре жидкого азота — около -196 °C. Наша лаборатория располагает специализированным для этой задачи сосудом Дьюара, имеющим даже сертификат для авиаперевозок. В нем можно не только перевозить кристаллы, но и хранить их. Конечно, он не является криохранилищем, но обеспечивает достаточно долгое хранение кристаллов биополимеров, что позволит комфортно транспортировать кристаллы из НГУ в ЦКП „СКИФ“ и дождаться своей очереди на исследовательской станции», — сказал Сергей Архипов.

Сотрудники лаборатории уже получили кристаллы макромолекулярных соединений для исследований в ЦКП «СКИФ», пуск которого запланирован на текущий год.

«В процессе запуска станций первой очереди ЦКП „СКИФ“ будут приглашены группы экспертных пользователей со всей России, чтобы оценить экспериментальные возможности исследовательской установки и должным образом зафиксировать их. Мы надеемся, что образцы, полученные в нашей лаборатории, будут одними из самых первых, которые будут исследовать в ЦКП „СКИФ“. Для нас запуск ЦКП „СКИФ“ и доступ к исследовательской инфраструктуре чрезвычайно важен, поскольку отсутствие источников синхротронного излучения поблизости сильно замедляет скорость проводимых исследований. Запуск синхротрона решит ряд вопросов, связанных с транспортировкой образцов, и позволит проводить эксперименты намного чаще, что является критически важным для реализации сложных проектов по структурной биологии», — добавил Сергей Архипов.