Лаборатория биологии культивируемых клеток

Заведующий лабораторией – Носов Александр Михайлович, д.б.н., профессор
Тел.: (499) 678-54-14, внутренний: 4-24, E-mail: al_nosov@mail.ru

Александр Михайлович Носов

Основные направления исследований

1. Получение каллусных и суспензионных культур растительных клеток, прежде всего редких и исчезающих видов, содержащих вторичные метаболиты.
2. Исследование общих закономерностей развития и существования культур клеток высших растений как уникальной экспериментально созданной биологической системы – популяции соматических клеток in vitro.
3. Изучение особенностей роста, первичного и вторичного метаболизма растительных клеток in vitro.
4. Разработка стратегии регулирования синтеза вторичных метаболитов в культуре клеток высших растений.
5. Создание систем культивирования растительных клеток in vitro, в том числе в разных режимах и в биореакторах различной конструкции.
6. Разработка и масштабирование (в том числе, до промышленных объемов) биотехнологий получения ценных вторичных метаболитов на основе культур клеток высших растений.

Основные результаты деятельности

1. Исследован ряд основных свойств культур клеток высших растений как экспериментально созданной уникальной биологической системы — популяции соматических клеток. Показано, что эта система характеризуется определенной степенью гетерогенности на клеточном, биохимическом и генетическом уровнях, что составляет основу устойчивости популяции. Установлено, что отбор клеток в этой системе происходит по признаку интенсивности и/или устойчивости пролиферации клеток. (Носов А.М. 1999; Носов А.В., Смоленская. И.Н. 2002; Zoriniants S. et. all. 2003).
2. Подробно исследованы ростовые характеристики культур клеток диоскореи (Dioscorea deltoidea), разных видов женьшеня (Panax ginseng, Panax japonicas, Panax vietnamensis), тиса (Taxus spp.), полисциаса (Polyscias filicifolia, Polyscias fruticosa), живучки (Ajuga reptans, Ajuga tirkestanica), серпухи (Serratula coronata), стевии (Stevia rebaudiana). Оптимизированы условия роста культур по составу сред и условиям культивирования. Разработаны системы выращивания суспензионных культур клеток в различных режимах — периодическом, полупроточном, проточном (хемостат, закрытый проток) режимах культивирования в биореакторах различной конструкции и объема. Показано достижение максимально возможной степени пролиферации клеток при хемостатном режиме культивирования.
3. Проведено изучение вторичного метаболизма различных культур клеток: женьшеня (Panax ginseng, Panax japonicus, Panax vietnamensis), маральего корня (Rhaponticum carthamoides), живучки (Ajuga reptans, Ajuga tirkestanica), серпухи (Serratula coronata), стевии (Stevia rebaudiana), стефании (Stephania glabra), полисциаса (Polyscias filicifolia, Polyscias fruticosa), тиса (Taxus spp.).
4. Получены штаммы культур клеток женьшеня настоящего (Panax ginseng) и женьшеня ползучего (Panax japonicus var. repens), с высоким и стабильным содержанием гинзенозидов (2,0 – 2,5% от сухой массы клеток). Определены условия стабильного синтеза гинзенозидов в этих культурах. Установлено унифицированное влияние ауксинов на синтез и накопление гинзенозидов, показана зависимость этого процесса от степени дифференцированности популяции клеток. При этом ауксины определяют уровень цитодифференцировки в культуре клеток; действие разных ауксинов различно — альфа-НУК вызывет цитодифференцировку, тогда как 2,4-Д лишь поддерживает пролиферацию клеток in vitro. Установлено, что в культурах клеток женьшеня преимущественно синтезируются гинзенозиды Rg-группы с агликоном протопанаксадиолом.
5. Получен ряд гетеротрофнах и миксотрофных культур клеток стевии (Stevia rebaudiana Bertoni). В результате исследования ультраструктуры полученных культур показано участие пластид в синтезе сладких дитерпеновых стевиол-гликозидов, что подтверждает их синтез по немевалонатному пути.
6. Исследован синтез экдистероидов в культурах клеток живучки (Ajuga reptans) и серпухи (Serratula coronata). Установлено, что несмотря на филогенетическую отдаленность исследуемых видов растений и разный состав экдистероидов в интактных растениях, основным экдистероидом культур клеток является 20-гидроксиэкдизон.
7. Получены каллусные и суспензионные культуры клеток разных видов тисса — Taxus canadensis, Taxus baccata, Taxus cuspidata, Taxus Media — продуцентов противоопухолевых дитерпеноидов (таксоидов). С помощью ВЭЖХ, капиллярного электрофореза и ВЭЖХ-масс-спектрометрии показано, что полученная культура клеток Taxus baccata сохранила способность к синтезу таксоидов (паклитаксел, баккатин III).
8. На основании проведенных исследований предложена концепция специфики синтеза вторичных метаболитов в клетках растений in vitro, основанная на полученных экспериментальных данных и гипотезе об экологической роли вторичных метаболитов в интактном растении. Основная идея концепции — в клетках in vitro синтезируются преимущественно те соединения, которые тем или иным образом способствуют пролиферации клеток.

Проведенные фундаментальные исследования послужили основой разработки эффективных биотехнологий на основе культур клеток in vitro.

1. Разработаны принципы масштабирования выращивания культур клеток высших растений. Осуществлено масштабирование выращивания культур клеток Polyscias filicifolia, Dioscorea deltoidea и Panax japonicus var. Repens до биореакторов полупромышленного объема (630 литров).
2. Совместно с медицинскими учреждениями и ЗАО «Биофармтокс» на основе биомассы культур клеток создан ряд биотехнологических продуктов — нутрицевтики «Витагмал», «Трифитол», серия мазей «Витагмалон». Налажено производство этих препаратов и они выпущены на российский рынок. На стадии доклинических испытаний находится ряд других препаратов для медицины и ветеринарии (фуростаноловых гликозидов из культуры клеток диоскореи, стефаглабрина — из стевии).

Сотрудники лаборатории

Носов Александр Михайлович — д.б.н., профессор, зав. лабораторией
Тел.: (499) 678-54-23, внутренний: 4-24, E-mail: al_nosov@mail.ru

Бондарев Николай Ильич — научный сотрудник, д.б.н.
Тел.: (499) 678-54-00, внутренний: 6-17

Бургутин Александр Борисович — научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 4-70, E-mail: burgutin@yahoo.com

Вартапетян Борис Багратович — ведущий научный сотрудник, д.б.н.
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 3-85, E-mail: borisvartapet@ippras.ru

Волкова Людмила Александровна — научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 4-70

Гайсинский Валентин Владимирович — научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 3-99

Гладков Евгений Александрович — научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 6-29

Глоба Елена Борисовна — научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 3-99

Евсюков Сергей Викторович — научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 3-34

Демидова Елена Викторовна — научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 3-99, E-mail: edemidova@mail.ru

Зюзина Тамара Ивановна — старший лаборант
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 6-31

Иванов Игорь Михайлович — научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 6-16

Клюшин Андрей Геннадьевич — научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 6-16

Кочкин Дмитрий Владимирович — научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 3-99

Носов Александр Владимирович — ведущий научный сотрудник, д.б.н.
Тел.: (499) 678-53-91, внутренний: 3-91, E-mail: alexv.nosov@mail.ru

Осипова Екатерина Сергеевна — старший научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, внутренний: : 6-33

Осипова Елена Александровна — старший научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 6-29

Соболькова Галина Ивановна — научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 3-86

Суханова Елена Сергеевна — научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 6-18, E-mail: mushilda@mail.ru

Ташлиева Илина Игоревна — научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 6-33

Терешонок Дмитрий Владимирович — научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 3-34

Титова Мария Владимировна — старший научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 3-99, E-mail: titomirez@mail.ru

Фоменков Артём Алексеевич — научный сотрудник
Тел.: (499) 678-53-91, внутренний: 3-91, E-mail: Artem.Fomenkov@gmail.com

Цыбулько Наталья Степановна — научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 6-29

Черняк Наталия Даниловна — старший научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 1-99

Шумило Николай Анатольевич — научный сотрудник
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 6-16, E-mail: shumilo@inbox.ru

Юрьева Наталия Олеговна — старший научный сотрудник, к.с-х.н.
Тел.: (499) 678-54-00, доб: 6-31, E-mail: yuorieva@mail.ru

Публикации сотрудников лаборатории за 2007-2017 годы

Долгих Ю.И., Соловьева А.И., Терешонок Д.В. (2017) Вариабельность ДНК-маркеров в культивируемых клетках Arabidopsis thaliana в стандартных условиях выращивания и при действии абиотических стрессов. Известия РАН. Серия биологическая, 2, 1–9.

Кочкин Д.В., Галишев Б.А., Глаголева Е.С., Титова М.В., Носов А.М. (2017) Обнаружение в суспензионной культуре клеток Panax japonicus var. REPENS редкого тритерпенового гликозида женьшеня — гинзенозида малонил-RG1. Физиология растений, 64(5), 337–345.

Кочкин Д.В., Глоба Е.Б., Демидова Е.В., Гайсинский В.В., Галишев Б.А., Колотыркина Н.Г., Кузнецов В.В., Носов А.М. (2017) 14-гидроксилированные таксоиды в культивируемых in vitro клетках разных видов тиса (Taxus spp.) Доклады Академии наук, 476(6), 706–709.

Мамаева А.С., Фоменков А.А., Носов А.В., Новикова Г.В. (2017) Регуляция оксидом азота фосфорилирования белков в культуре клеток Arabidopsis thaliana. Физиология растений, 64(5), 346–354.

Тюрин А.А., Кабардаева К.В., Берестовой М.А., Сидорчук Ю.В., Фоменков А.А., Носов А.В., Голденкова-Павлова И.В. (2017) Простая и надёжная система транзиентной экспрессии генов для характеристики сигнальных последовательностей и оценки локализации целевых белков в растительной клетке. Физиология растений, 64(5), 363–371.

Юрьева Н.О., Воронкова Е.В., Терешонок Д.В., Мелешин А.А., Мелешина О.В., Беляев Д.В. (2017) Введение в асептическую культуру дигаплоидов картофеля с использованием адвентивных побегов и химиотерапии. Защита картофеля, 2, 23–27.

Meychik N., Nikolaeva Y., Kushunina M., Titova M., Nosov A. (2017) Ion-exchange properties of the cell walls isolated from suspension-cultured plant cells. Plant Cell, Tissue Organ Cult, 129(3), 493–500.

Novikova G.V., Mur L.A.J., Nosov A.V., Fomenkov A.A., Mironov K.S., Mamaeva A.S., Shilov E.S., Rakitin V.Y., Hall M.A. (2017) Nitric oxide has a concentration-dependent effect on the cell cycle acting via EIN2 in Arabidopsis thaliana Cultured Cells. Front Physiol., 8(142), 1–11.

Волкова Л.А., Урманцева В.В., Бургутин А.Б., Носов А.М. (2016) Чувствительность антиоксидантного статуса растительных клеток к действию фуростаноловых гликозидов. Физиология растений, 63(6), 804–811.

Титова М. В., Ханды М. Т., Константинова С.В., Куличенко И.Е., Суханова Е.С., Кочкин Д.В., Носов А.М. (2016) Влияние ингибиторов двух путей биосинтеза изопреноидов на физиологические и биосинтетические характеристики суспензионной культуры клеток Dioscorea deltoidea Wall. Физиология растений, 63(6), 908–914.

Vartapetian B.B., Jackson M.B., ArmstrongW., Crawford R.M.M. (2016) The role of International Society for Plant Anaerobiosis in foundation of novel avenue of research in ecological biology and biotechnology: plant anaerobic stress. Издательство «Адвансед солюшенз», Москва, 568p. ISBN 978-5-906722-52-2.

Волкова Л.А., Урманцева В.В., Бургутин А.Б., Носов А.М. (2015) Восстановление цитогенетических и физиологических характеристик популяции клеток люцерны после криогенного хранения. Физиология растений, 62(5), 720–728.

Соловьева А.И., Гайсинский В.В., Долгих Ю.И. (2015) Влияние ионов меди на уровень генетической изменчивости двух каллусных линий кукурузы разного возраста. Физиология растений, 62(1) 89–95.

Степанова А.Ю., Орлова Е.В., Терешонок Д.В., Долгих Ю.И. (2015) Получение трансгенных растений люцерны посевной (Medicago sativa L.) для повышения эффективности фиторемедиации нефтезагрязненных почв. Экологическая генетика, 13(2), 127–135.

Титова М.В., Шумило Н.А., Куличенко И.Е., Иванов И.М., Суханова Е.С., Носов А.М. (2015) Особенности дыхания и образования стероидных гликозидов в суспензионной культуре клеток Dioscorea deltoidea при выращивании в колбах и биореакторах. Физиология растений, 62(4), 594–600.

Титова М.В., Н.А. Шумило, О.В. Решетняк, Е.С. Глаголева, А.М. Носов. (2015) Физиологические характеристики суспензионной культуры клеток Panax japonicus при масштабировании процесса выращивания. Биотехнология, 3, 71–80.

Фоменков А.А., А.В. Носов, В.Ю. Ракитин, Е.С. Суханова, А.С. Мамаева, Г.И. Соболькова, А.М. Носов, Г.В. Новикова. (2015) Этилен сопровождает пролиферацию культивируемых клеток растений или участвует в ее регуляции? Физиология растений, 62(6), 839–846.

Vartapetian B.B. (2015) Plant anaerobic stress as novel avenue of research in ecological biology and biotechnology. Moscow, Vash format, 130 p.

Бургутин А.Б., Волкова Л.А., Кузовова Н.А., Игнатов А.Н., Марченко А.О., Милкус Б.Н., Сопин А.И., Сусов В.И., Терешонок Д.В., Феоктистова Н.В., Чирков С.Н. (2014) Контаминация растений фитопатогенными микроорганизмами и оздоровление в культуре in vitro. Защита картофеля, 2, 9–11.

Вартапетян Б.Б., Долгих Ю.И., Полякова Л.И., Чичкова Н.В., Вартапетян А.Б. (2014) Биотехнологические подходы в создании растений, толерантных к гипоксии и аноксии. Acta naturae, том 6, выпуск № 2(21), 21–33.

Волкова Л.А., Урманцева В.В., Бургутин А.Б. (2014) Стресс протекторное действие комплекса фенилпропаноидов на растения картофеля in vitro. Физиология растений, 61(2), 275–282.

Гладков Е.А., Долгих Ю.И., Гладкова О.В. (2014) Получение многолетних трав, устойчивых к хлоридному засолению, с помощью клеточной селекции. Сельскохозяйственная биология, 4, 106–111.

Загоскина Н.В., Прядехина Е.В., Лапшин П.В., Юрьева Н.О., Голденкова-Павлова И.В. (2014) Морфофизиологические и биохимические характеристики растений картофеля с различным уровнем экспрессии гена дельта-12-ацил-липидной десатуразы. Известия РАН, серия Биологическая, 2, 142–149.

Кривошеева А.Б., Варламова Т.В., Юрьева Н.О., Соболькова Г.И., Холодова В.П., Беляев Д.В. (2014) Получение трансгенных растений картофеля с геном HvNHX3 и оценка их устойчивости к засолению. Физиология растений, 61(6), 833–843.

Носов А.В., Фоменков А.А., Мамаева А.С., Соловченко А.Е., Новикова Г.В.(2014) Дополнительные возможности использования клик-реакции 5'-этинил-2'-дезоксиуридина с азидами флюорохромов в изучении клеточного цикла и метаболизма дезоксирибонуклеозидов. Физиология растений, 61(6), 893–904.

Седов К.А., Фоменков А.А., Соловьева А.И., Носов А.В., Долгих Ю.И. (2014) Уровень генетической изменчивости клеток в длительно культивируемой суспензии Arabidopsis thaliana. Известия РАН. Сер. Биологическая, 6, 574–580.

Фоменков А. А., Носов А. В., Ракитин В. Ю., Мамаева А. С., Новикова Г. В. (2014) Цитофизиологические особенности культивируемых клеток Arabidopsis thaliana с нарушенным восприятием сигнала этилена рецептором ETR1. Физиология растений, 61(5), 640–650.

Юрьева Н.О., Беляев Д.В., Деревягина М.К., Терешонок Д.В., Мелешин А.А., Рогожин Е.А., Соболькова Г.И., Васильева С.В., Платонова Е.В. (2014) Устойчивость proSmAMP-1-тансгенного картофеля к возбудителям фитофтороза и альтернариоза. Защита картофеля, 1, 5–6.

Юрьева Н.О., Кирсанова С.Н., Кукушкина Л.Н., Пчёлкин В.П., Соболькова Г.И., Никифорова Х.Р., Голденкова-Павлова И.В., Носов А.М., Цыдендамбаев В.Д. (2014) Экспрессия гена дельта-12-ацил-липидной десатуразы Synechocystis sp.PCC 6803 повышает устойчивость растений картофеля к поражению фитофторой. Физиология растений, 5(61), 713–720.

Волкова Л.А., Урманцева В.В., Бургутин А.Б., Носов А.М. (2013) Особенности адаптогенного действия комплекса фенилпропаноидов на культуру клеток диоскореи в условиях абиотического стресса. Физиология растений, 60(2), 230–239.

Новикова Г.В., Носов А.В., Степанченко Н.С., Фоменков А.А., Мамаева А.С., Мошков И.Е. (2013) Пролиферация клеток растений и её регуляторы. Физиология растений, 60(4), 529–536.

Сошинкова Т.Н., Радюкина Н.Л., Королькова Д.В., Носов А.В. (2013) Пролин и функционирование антиоксидантной системы растений и культивируемых клеток Thellungiella salsuginea при окислительном стрессе. Физиология растений, 60(1), 47–60.

Kochkin D.V., Kachala V.V., Shashkov A.S., Chizhov A.O., Chirva V.Y., Nosov A.M. (2013) Malonyl-ginsenoside content of a cell-suspension culture of Panax japonicus var repens. Phytochemistry, 93, 18-26.

Nosov A.M. (2012) Application of Cell Technologies for Production of Plant_Derived Bioactive Substances of Plant Origin. Applied Biochemistry and Microbiology, 48(7), 609-624.

Titova M.V., Reshetnyak O.V., Osipova E.A., Osip’yants A.I., Shumilo N.A., Oreshnikov A.V., Nosov A.M. (2012) Submerged Cultivation of Stephania glabra (Roxb.) Miers Cells in Different Systems: Specific Features of Growth and Accumulation of Alkaloid Stepharine. Applied Biochemistry and Microbiology, 48(7), 37-41.

Kochkin D.V., Zaitsev G.P., Kachala V V., Chizhov A.O., Demidova E.V., Titova M.V., Chirva V.Y., Nosov A.M., Kuznetsov V.V. (2012) The occurrence of gypenoside XVII in suspension cell culture of ginseng Panax japonicus var. repens. Doklady Biochemistry and Biophysics, 442(1), 42-45.

Бондарев Н.И., Решетняк О.В., Бондарева Т.А., Носов А.М. (2012) Распределение и динамика содержания дитерпеновых гликозидов в интактных растениях Stevia rebaudiana Bertoni. Биотехнология, 5, 50-54.

Степанченко Н.С., Фоменков А.А., Мошков И.Е., Ракитин В.Ю., Новикова Г.В., Носов А.В. (2012) Взаимодействие фитогормонов в контроле пролиферации культивируемых in vitro клеток этилен-нечувствительных мутантов Arabidopsis thaliana. Доклады академии наук, 442(5), 714–717.

Патенты

Соболькова Г.И., Закирова Р.П., Суханова Е.С., Харитонов Т.Д., Алиева Г.П., Носов А.В., Сагдуллаев Ш.Ш., Носов А.М. (2017) Каллусный штамм культивируемых клеток растения живучка туркестанская Ajuga turkestanica (Regel) Brig. в условиях in vitro — продуцент туркестерона. Патент РФ № 2639566 от 21.12.2017.

Литвинова И.И., Гладков Е.А., Долгих Ю.И., Гладкова О.В. (2017) Способ получения растений хризантемы килеватой (Chrysanthemum carinatum Schousb.) в условиях in vitro. Патент РФ № 2619052 от 11.05.2017.

Юрьева Н.О., Егоров Ц.А., Беляев Д.В., Соболькова Г.И., Деревягина М.К., Рогожин Е.А., Терешонок Д.В., Мелешин А.А., Шелухин П.Г. (2014) Способ получения форм картофеля in vitro, устойчивых к возбудителям фитофтороза и альтернариоза. Патент РФ № 2524424 от 14.06.2014.

Юрьева Н.О., Кирсанова С.Н., Соболькова Г.И., Деревягина М.К., Голденкова-Павлова И.В., Шимшилашвили Х.Р., Лось Д.А. (2014) Способ получения форм картофеля сорта Скороплодный in vitro, устойчивых к температурным стрессам и к возбудителю фитофтороза. Патент РФ № 2505955 от 10.02.2014.

Осипова Е.А., Носов А.М., Решетняк О.В., Титова М.В., Шумило Н.А. (2012) Штамм культивируемых клеток растения стефания гладкая ИФРSg26127 (Stephania glabra (Roxb.) Miers в условиях in vitro — продуцент стефарина. Патент РФ. № 2453598 от 20.06.2012.

Суханова Е.С., Кочкин Д.В., Черняк Н.Д., Носов А.М. (2011). Штамм культивируемых клеток растения полисциас кустарниковый 6а №2 (Polyscias fruticosa (L.) Harms) в условиях in vitro — продуцент изопреноидов. Патент РФ. № 2460784 от 10.09.2012.