Лаборатория липидного обмена

РУКОВОДИТЕЛЬ:

ПЧЕЛКИН
Василий Петрович

заведующий лабораторией,
старший научный сотрудник,
кандидат химических наук

Телефон: +7 (499) 678-54-00, внутр. 350
E-mail: pchel_vp@ippras.ru
Профиль на E-library
Профиль на Researchgate

СОТРУДНИКИ:

ИССЛЕДОВАНИЯ:

Основные направления работы:

• исследование механизмов биосинтеза нейтральных липидов у фотоавтотрофных и гетеротрофных организмов;
• поиск и характеристика перспективных для биотехнологии продуцентов глицеролипидов и жирных кислот высокой нутрицевтической ценности;
• поиск путей модификации глицеролипидного обмена микроводорослей посредством изменения условий их культивирования с целью получения функциональных липидов для космецевтики и нутрицевтики;
• изучение особенностей позиционного ацилирования sn-глицеро-3-фосфата по пути Кеннеди фотоавтротрофных организмов и характеристика позиционного-типового, позиционно-видового и стереоспецифичного состава запасных триацилглицеринов;
• идентификация необычных жирных кислот в объектах природного происхождения и изучение особенностей их биосинтеза;
• изучение разнообразия состава отдельных классов глицеролипидов редких, реликтовых, эндемичных и экстремофильных видов растений и связи липидного обмена с условиями их произрастания;
• определение влияния трансформации высших растений генами десатураз из цианобактерий на холодостойкость листьев и корней полученных трансформантов.

Объекты исследований:

Основные объекты исследований — «масличные» микроводоросли разных таксономических групп из коллекции IPPAS, каллусные, суспензионные культуры клеток и адвентивные корни высших растений из Всероссийской коллекции растительных клеток и органов высших растений, цианобактерии, растения родов бересклет (Euonymus L.), облепиха (Hippophaë rhamnoides L.), клен (Acer L.), береза (Betula L.), голосеменные растения различных таксонов, табак (Nicotiana tabacum), подсолнечник (Helianthus annuus), рапс (Brassica napus), пшеница (Triticum aestivium), картофель (Solanum tuberosum), саговник (Cycas revoluta), галофиты, низшие растения, мхи и лишайники (Platycerium bifurcatum, Asplenium nidus, Asplenium trichomanes).

Методы исследований:

• газо-жидкостная хроматография на капиллярных колонках с привитой стационарной фазой;
• масс-спектрометрия;
• тонкослойная хроматография;
• высокоэффективная жидкостная хроматография;
• синтез разнообразных летучих производных жирных кислот для масс-спектрометрии;
• аналитическое деацилирование глицеролипидов;
• ферментативная трансформация позиционно-видового состава молекул нейтральных липидов природного происхождения.

Ключевые достижения:

1. Разработан оригинальный комплексный подход к прецизионной концентрации (выделению) и идентификации жирных кислот, который позволил впервые описать серию необычных гексадекадиеновых кислот с конъюгированными и алленовыми двойными связями, образующихся у микроводорослей рода Vischeria в ответ на окислительный стресс, вызванный действием пероксида водорода. Предложен биотехнологический способ получения конъюгированных и алленовых гексадекадиеновых кислот с необычным положением сопряженной системы этиленовых связей для исследования их функциональных свойств.
2. Создана оригинальная программная среда UTCA для вычисления позиционно-видового состава триацилглицеринов и характеристики их физико-химических (в том числе, хроматографических) и нутрицевтических свойств на основе данных жирнокислотного состава.
3. Сформулированы правила наследственного изменения состава запасных масел и изучены общая кинетика накопления триацилглицеринов, а также отдельные закономерности изменения их состава и строения в запасающих органах растений, причем для плода облепихи установлено наличие, наряду с обычным, альтернативного механизма биосинтеза триацилглицеринов.
4. Обнаружены явления мембранного гомеостаза в условиях температурного, инфекционного и солевого стресса высших растений.
5. Впервые доказана строгая стереоспецифичность структуры молекул sn-1,2-диацил-3-ацетил глицеринов семян и ариллусов растений рода Euonymus и на основании полученных данных сделан вывод о двойной субстратной специфичности особой изоформы диацилглицерин-3-ацетилтрансферазы, ответственной за их биосинтез.
6. Установлена необязательность соблюдения правила повышения уровня ненасыщенности этерифицированных жирных кислот в результате трансформации высших растений генами ацил-липидных десатураз.
7. На примере растений из рода Pyrus, произрастающих в горных экосистемах, показаны связанные с адаптацией к высокогорным условиям изменения жирнокислотного состава суммарных липидов листьев и кожуры плодов: обнаружены необычные октадекадиеновые жирные кислоты с сопряженными конфигурациями этиленовых связей в их цепях, а также значительные концентрации в этих липидах этерифицированных остатков жирных кислот с очень длинными цепями, вплоть до триаконтановой.

ПУБЛИКАЦИИ:

Наиболее значимые публикации за последние 5 лет:

1. Sidorov R.A., Starikov A.Y., Sinetova M.A., Guilmisarian E.V., Los D.A. Identification of Conjugated Dienes of Fatty Acids in Vischeria IPPAS C-70 under Oxidative Stress. International Journal of Molecular Sciences. 2024. V. 25. P. 3239-3256. https://doi.org/10.3390/ijms25063239
2. Zhukov A.V., Vereshchagin M.V. Polar Glycerolipids and Membrane Lipid Rafts. International Journal of Molecular Science. 2024. V. 25. P. 8325-8353. https://doi.org/10.3390/ijms25158325
3. Morozova I.V., Chernobrovkina N.P., Pchelkin V.P. Fractional and Fatty Acid Composition of Lipids of Bud Parts According to the Phases of Blossoming in Plants of the Genus Betula. Russian Journal of Plant Physiology. 2024. V. 71. P. 136. https://doi.org/10.1134/S1021443724605937
4. Zhukov A.V., Popov V.N. Eukaryotic Cell Membranes: Structure, Composition, Research Methods and Computational Modelling. International Journal of Molecular Science. 2023. V. 24. P. 11226-11253. https://doi.org/10.3390/ijms241311226
5. Ivanova T.V., Voronkov A.S. Lighting intensity affects the fatty acid composition of total lipids of basil leaves and roots (Oscimum basilicum L.) Russian Journal of Plant Physiology. 2023. V. 70. P. 94. https://doi.org/10.1134/S1021443723600794
6. Breygina M., Voronkov A.S., Ivanova T.V., Babushkina K. Fatty acid composition of dry and germinating pollen of gymnosperm and angiosperm plants. International Journal of Molecular Sciences. 2023. V. 24. P. 9717. https://doi.org/10.3390/ijms24119717
7. Breygina M., Kochkin D.V., Voronkov A.S., Ivanova T.V., Babushkina K, Klimenko E. Plant hormone and fatty acid screening of Nicotiana tabacum and Lilium longiflorum stigma exudates. Biomolecules. 2023. V. 13. P. 1313. https://doi.org/10.3390/biom13091313
8. Seregin I.V., Ivanova T.V., Voronkov A.S., Kozhevnikova A.D., Schat H. Zinc- and nickel-induced changes in fatty acid profiles in the zinc hyperaccumulator Arabidopsis halleri and non-accumulator Arabidopsis lyrata. Plant Physiology and Biochemistry. 2023. V. 197. P. 107640. https://doi.org/10.16/j.plaphy.2023.107640
9. Zhukov A.V., Popov V.N. Synthesis of C20-38 fatty acids in plant tissue. International Journal of Molecular Sciences. 2022. V. 23(9): 4731. https://doi.org/10.3390/ijms23094731 IF=6.208; Q1
10. Pchelkin V.P. A Quantitative Estimation of the Behavior of Unsaturated Lipid Molecular Species during their Argentation Liquid Chromatographic Separation, Current Chromatography. Bentham Science Publishers, ISBN-10 6204745980, ISSN 2213-2406. 2022. V. 9. N 2. P.11. DOI: 10.2174/2213240609666220120120113938
11. Pchelkin V.P. Native compounds as ligands for coinage metal nanoclusters. (Paul A., editor). Lambert Academic Publishing, Riga. 2022. 609 p. ISBN 978-620-4-74598-5
12. Pchelkin V.P. Biomedical Applications of Silver Nanoclusters (Review); Pharmaceutical Chemistry Journal. 2020. V.54. N 3. P. 47-55. DOI: 10.1007/s11094-020-02197-9
13. Pchelkin V.P. Calculations of the Hydrophobicity of Lipid Molecules by the Elution Strength of the Chromatographic Solvent. Journal of Analytical Chemistry. 2020. V.75. P. 430-437. DOI: 10.31857/S0044450220050175
14. Zhukov A.V., Shumskaya M. Very-long-chain fatty acids (VLCFAs) in plant response to stress. CSIRO. Functional Plant Biology. 2020. http://doi.org/10.1071/FP19100
15. Нарайкина Н.И., Пчелкин В.П., Цыдендамбаев В.Д., Трунова Т.И. Изменения в жирнокислотном составе и в содержании липидов листьев картофеля при низкотемпературном закаливании: Роль Δ12-aцил-липидной десатуразы. Физиология растений. 2020. Т.67. № 2. С.149-156. DOI: 10.31857/S0015330320020116

Наиболее значимые публикации за все время:

1. Morozova I.V., Chernobrovkina N.P., Il’inova M.K., Pchelkin V.P., Tsydendambaev V.D. Content and Composition of Fatty Acids in Total Lipids from the Buds of Betula pubescens, B. pendula, and B. pendula var. carelica. Russian Journal of Plant Physiology. 2019. V. 66. N 2. P. 335-339. DOI: 10.11347/S1021443719010102
2. Dikaya V.S., Solovyeva A.I., Sidorov R.A., Solovyev P.A., Stepanova A. Yu. The Relationship between Endogenous β-Glucuronidase Activity and Biologically Active Flavones Aglycone Contents in Hairy Roots of Baikal Skullcap. Chemistry & Biodiversity. 2018. V. 15 : e1700409 DOI: 10.1002/cbdv.201600409
3. Жуков А.В., Кузнецова Э.И., Пчелкин В.П., Сидоров Р.А., Цыдендамбаев В.Д. Жирнокислотный состав липидов листьев и стробилов саговника поникающего (Cycas revoluta). Физиология растений. 2018. Т.65. № 1. С.18-25. DOI: 10.1134/S1021443718010120
4. Жуков А.В. Жирные кислоты с очень длинной цепью в составе мембранных липидов растений. Физиология растений. 2018. Т. 65. № 6. С. 418-437. DOI: 10.1134/S001533031805184
5. Mironov K.S., Shumskaya M., Sidorov R.A., Trofimova M.S., Los D.A. Membrane physical state and stress regulation in Synechocystis: fluidizing alcohols repress fatty acid desaturation. Plant Journal. 2018. V. 96. P.1007-1017 https://doi.org/10.1111/tpj.14086
6. Пчелкин В. П. Хроматографический анализ видового состава липидов биомембран. (Paul A., editor). Lambert Academic Publishing, Riga. 2018. 381 p. ISBN 978-3-659-87958-69
7. Sidorov R.A., Shashkov A.S., Solovyev P.A., Gorshkova E.N., Tsydendambaev V.D. Evidence of Strict Stereospecificity in the Structure of sn-1,2-Diacyl-3-Acetyl-Glycerols from Euonymus maximowiczianus Seeds Using Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. Lipids. 2018. V.53. № 4. P.437-445. https://doi.org/10.1002/lipd.12025Пчелкин В.П. Элюирующая сила растворителя как критерий относительной полярности липидов. Журнал физической химии. 2016. V. 90. N 9. P. 409-413. https://doi.org/10.1002/lipd.12025
8. Sidorov R.A., Pchelkin V.P., Zhukov A.V., Tsydendambaev V.D. Positional-species composition of diacylglycerol acetates from mature Euonymus seeds. Chemistry & Biodiversity. 2016. V.13. N 6. P. 789-797. DOI: 10.1002/cbdv.201500269
9. Sidorov R.A., Gorshkova E.N., Kuznetsova E.I., Pchelkin V.P., Zhukov A.V., Tsydendambaev V.D. Fatty acid composition of the pollen lipids of Cycas revolute Thunb. Grasas y Aceites. 2016. V. 67. N4. P. 163-167. DOI: 10.3989/gya.0446161
10. Жуков А.В. Пальмитиновая кислота и ее роль в строении и функции мембран растительной клетки. Физиология растений. 2015. Т. 62. № 5. С. 751-760. DOI: 10.7868/S001533031505019X
11. Sidorov R.A., Zhukov A.V., Pchelkin V.P., Vereshchagin A.G., Tsydendambaev V.D. Dynamics of fatty acid composition of neutral acylglycerols in maturing Euonymus fruits. Chemistry & Biodiversity. 2014. V.11. N 4. P. 581-592. DOI: 10.1002/cbdv.201300305
12. Sidorov R.A., Zhukov A.V., Pchelkin V.P., Vereshchagin A.G., Tsydendambaev V.D. Content and Fatty Acid Composition of Neutral Acylglycerols in Euonymus Fruits. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2014. V. 91. N 5. P. 805-814. https://dx.doi.org/10.1007/s11746-014-2425-2
13. Sidorov R.A., Zhukov A.V., Pchelkin V.P., Tsydendambaev V.D. Positional-Species Composition of Triacyglycerols in Euonymus Fruits. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2014. V. 91. N 12. P. 2053-2063. https://dx.doi.org/10.1007/s11746-014-2553-8
14. Sidorov R.A., Zhukov A.V., Pchelkin V.P., Tsydendambaev V.D. Palmitic Acid: Occurrence, Biochemistry, and Health Effects. Part 9. Palmitic acid in higher plant lipids. (Lucas F. Porto, editor) New York: Nova Science Publishers, Inc. USA. 2014. P.125-144. ISBN 978-5-63321-549-8 (eBook)
15. Верещагин А.Г. Биохимия триацилглицеридов. Наука, Москва. 1972.

НАУЧНЫЕ ПРОЕКТЫ:

УСЛУГИ:

Перечень услуг:

1. сертифицированный качественный и количественный газохроматографический анализ состава и абсолютного содержания индивидуальных видов жирных кислот в объектах природного происхождения;
2. идентификация и полное установление реальной структуры необычных жирных кислот природного присхождения, в том числе кислот с разветвленными и полиметилен-разделенными фрагментами, а также молекул этих кислот с эпоксильными группами, с циклопропановыми, циклопропеновыми и иными фрагментами;
3. выделение хроматографически чистых стандартов индивидуальных видов жирных кислот с необычным положением этиленовых связей для ГХ и ГХ-МС;
4. получение хроматографически чистых фракций отдельных классов глицеролипидов природного происхождения в препаративном масштабе;
5. квалифицированные консультации по методам анализа липидов и жирных кислот, разработка оригинальных методик анализа с учетом особенностей липидного профиля каждой исследуемой пробы;
6. обучение методам анализа липидов.

Перечень оборудования:

1. газовый хроматограф с пламенно-ионизационным детектором Tracor 540 (США);
2. газовые хроматографы с квадрупольными масс-спектрометрическими детекторами Agilent 7890A/5975C (США) и Кристалл 5000.2NP («Хроматэк», Россия) с устройствами ручного и автоматического ввода проб;
3. полнокомплектная объединенная система для препаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии LC20AP Prominence (Shimanzu Corporation, Япония) с двумя вариантами генерации градиентов состава подвижной фазы, оснащенная диодно-матричным детектором SPD-M20A, рефрактометрическим детектором RID-10A, детектором динамического светорассеяния Sedex-75 (Sedere, Франция), коллектором фракций FRC-10.
4. капиллярные колонки со стационарными фазами широкого диапазона селективности и полярности (HP-5ms, DB-23, DB-17, DB-88, Rtx-2330, Rtx-65TG), колонки для нормально-фазовой (Phenomenex Luna Si, Diol, Chromolith Si) и обращенно-фазовой ВЭЖХ (Zorbax Eclipse C18, Perfectsil ODS-3, YMC Carothenoid C30);
5. парк стандартного лабораторного оборудования, в составе концентраторов проб в токе инертных газов, центрифуг, холодильников, ротационных вакуумных испарителей, шейкеров и термостатов, гарантирует корректные и щадящие методы экстракции, хранения и пробоподготовки образцов.

ФОТОГАЛЕРЕЯ:

ИСТОРИЯ:

В 1989 г. на базе Группы физиологии и биохимии липидов, основанной в 1967 г. академиком А.Л. Курсановым, была образована Лаборатория липидного обмена во главе с профессором А.Г. Верещагиным. В 1998 г. в результате объединения с частью Лаборатории вторичного метаболизма возникла Лаборатория липидного и фенольного метаболизма, из которой в 2009 г. была выделена Лаборатория липидного обмена, возглавленная кандидатом биологических наук В.Д. Цыдендамбаевым.