Лаборатория мембран растительных клеток

РУКОВОДИТЕЛЬ:

Трофимова
Марина Сергеевна

заведующий лабораторией,
старший научный сотрудник,
доктор биологических наук

Телефон: +7 (499) 678-53-77
E-mail: troms@ippras.ru
Профиль на E-library
Профиль на Researchgate

СОТРУДНИКИ:

ИССЛЕДОВАНИЯ:

Основные направления работы:

• фитостерины плазмалеммы, цитоскелет и осморегуляция растительной клетки;
• рецепторные протеинкиназы и Н±АТФазы плазмалеммы;
• латеральная сегрегация НАДФН-оксидазы плазмалеммы и ее взаимодействие с мембранными белками.

Объекты исследований:

В качестве объектов исследования выступают клеточные мембраны из растительных тканей.

Методы исследований:

• получение изолированных препаратов клеточных мембран, мембран органелл и протопластов;
• денатурирующий и нативный (BN- и Clear Native-PAGE) электрофорезы мембранных белков;
• Вестерн-блот анализ и определение ферментативных активностей в геле;
• световая микроскопия с использованием флуоресцентных красителей;
• оценка трансмембранных транспортных процессов с помощью спектральных ∆pH- и ∆Ψ-индикаторов;
• анализ фазового состояния липидного биослоя мембран с использованием флуоресцентных красителей.

Ключевые достижения:

1. Впервые показано, что при переходе растения Mesembryanthemum crystallinum с С₃- на САМ-тип фотосинтеза клетки корней и листьев используют различные механизмы для регуляции аквапорин-зависимой водной проницаемости плазматических мембран.
2. Установлено, что Н±АТФаза плазмалеммы клеток растений является редокс-зависимым ферментом. Ингибирование ее активности, индуцируемое диамидом, не связано с прямым окислением этим соединением цистеинов Н±АТФазы, является опосредованным и не происходит in vitro.
3. Выявлено, что гетерогенное распределение стеринов и гликосфинголипидов в плазмалемме растительной клетки указывает на наличие в ней динамичных липид-белковых доменов, способных модулировать функцию транспортных белков.
4. Обнаружено, что липидное окружение Н±АТФазы плазмалеммы важно для регуляции сопряжения ее каталитической и Н±транспортирующей активностей.
5. Выяснено, что осмотическая водная проницаемость плазмалеммы растительных клеток, базирующаяся на активности PIP-аквапоринов, чувствительна к редокс-потенциалу среды и обусловлена их фосфорилированием.

ПУБЛИКАЦИИ:

Наиболее значимые публикации за последние 5 лет:

1. Lapshin N.K., Piotrovskii M.S., Trofimova M.S. Involvement of plasma membrane H±ATPase in diamide-induced extracellular alkalization by roots from pea seedlings. Planta. 2021. V. 253:10. https://doi.org/10.1007/s00425-020-03532-w.
2. Lapshin N.K., Piotrovskii M.S., Trofimova M.S. Sterol Extraction from Isolated Plant Plasma Membrane Vesicles Affects H±ATPase Activity and H±transport. Biomolecules. 2021. V. 11: 1891. https://doi.org/10.3390/biom11121891

Наиболее значимые публикации за все время:

1. Piotrovskii M.S., Lapshin N.R., Andreev I.M., Trofimova M.S. Role of PIP-aquaporin phosphorylation in redox-dependent modulation of osmotic water permeability in plasmalemma from roots of pea seedlings. Russ. J. Plant Physiol. 2019. V. 66. 637−645. https://doi.org/10.1134/S1021443719040113.
2. Piotrovskii M.S., Lapteva (Shevyreva) T.A., Zhestkova I.M., Trofimova M.S. Identification and activity of superoxide-producing protein complexes of the plasma membrane of etiolated maize seedlings subjected to low positive temperature.Russ. J. Plant Physiol. 2017. V. 64. 190–197. https://doi.org/10.1134/S1021443717010125.
3. Andreev I.M. Emerging evidence for potential role of Ca2±ATPase-mediated calcium accumulation in symbiosomes of infected root nodule cells. Funct. Plant Biol. 2017. V. 44. 955–960. https://doi.org/10.1071/FP17042.
4. Kozhevnikova A.D., Seregin I.V., Erlikh N.T., Shevyreva T.A., Andreev I.M., Verweij R., Schat H. Histidine-mediated xylem loading of zinc is a species-wide character in Noccaea caerulescens. New Phytologist. 2014. V. 203. 508−519. https://doi.org/10.1111/nph.12816.
5. Mironov K.S., Sidorov R.A., Trofimova M.S., Bedbenov V.S., Tsydendambaev V.D., Allakhverdiev S.I., Los D.A. Light-dependent cold-induced fatty acid unsaturation, changes in membrane fluidity, and alterations in gene expression in Synechocystis. Biochim. Biophys. Acta. 2012. V. 1817. 1352−1359.
6. Белугин Б.В., Жесткова И.М., Трофимова М.С. Сродство PIP-аквапоринов к стерин-обогащенным доменам плазмалеммы клеток этиолированных проростков гороха. Биологические мембраны. 2010. V. 27. 394−403. https://doi.org/10.1134/S1990747810051010.
7. Сорокин Е.М. Анализ метода определения коэффициента водной проницаемости мембран по изменению светорассеяния света мембранными везикулами в осмотических процессах. Физиология растений. 2008. Т. 55. 471−477.
8. Трофимова М.С., Жесткова И.М., Ампилогова Я.Н. Редокс-модуляция осмотической водной проницаемости плазмалеммы, изолированной из корней и стеблей проростков гороха. Физиология растений. 2006. Т. 53. 703−710.
9. Ершов П.В., Решетова О.С., Трофимова М.С., Бабаков А.В. Активность ионных транспортеров и солеустойчивость ячменя. Физиология растений. 2005. Т. 52. 867−875.
10. Trofimova M.S., Zhestkova I.M., Kholodova V.P., Andreev I.M., Sorokin E.M., Kruglova A.G., Kuznetsov Vl.V. Osmotic water permeability of cell membranes from Mesembryanthemum crystallinum leaves: effects of age and salinity.Physiol. plantarum. 2003. V. 118. 232−239.
11. Nazarenko L.V., Andreev I.M., Lyukevich A.A., Pisareva T.V., Los D.A. Calcium release from Synechocystis cells induced by depolarization of the plasma: MscL as an outward Ca2+ channel. Microbiology. V. 2003. V. 149. 1147−1153.
12. Babakov A.V., Chelysheva V.V., Klychnikov O.I., Zorinyanz S.E., Trofimova M.S., De Boer A.H. Involvement of 14-3-3 proteins in the osmotic regulation of H±ATPase in plant plasma membranes. Planta. 2000. V. 211. 446−448. https://doi.org/10.1007/s004250000347.
13. Бобылев Г.С., Тимонина В.Н., Сорокин Е.М. Лабильность мембранной системы хлоропластов при адаптации растений к температуре. Физиология растений. 1992. Т. 39. 541−549.
14. Бияшева А. Э., Молотковский Ю.Г., Мамонов Л.K. Повышение уровня свободного Са2+ в цитозоле растительных протопластов в ответ на тепловой стресс: связь с Са2± гомеостазом. Физиология растений. 1993. Т. 40. 613−620.
15. Molotkovsky Y., Dzyubenko V. V. Light-induced pH gradient through chloroplast membrane and translocation of cations. 1968. Nature. V. 219, 496–498. https://doi.org/10.1038/219496a0.

НАУЧНЫЕ ПРОЕКТЫ:

УСЛУГИ:

Перечень услуг:

1. получение высокоочищенных препаратов клеточных мембран для протеомных и липидомных исследований;
2. спектральные измерения с использованием методов остановленного потока и поляризации стационарной флуоресценции;
3. электрофоретическое разделение индивидуальных мембранных белков и белковых комплексов.

Перечень оборудования:

1. двухлучевой спетрофотометр UV-2700 («Shimadzu», Япония);
2. термостат охлаждающий/согревающий K6s-mpc-NR («Huber», Германия);
3. весы аналитические Ohaus Explorer Pro 214C («Ohaus», Швейцария);
4. источники тока HC PowerPac HV PowerPac («Bio-Rad», США);
5. камеры для вертикального электрофореза и блоттинга Mini PROTEAN («Bio-Rad», США);
6. электрофоретическая жидкофазная ИЭФ камера MicroRotofor («Bio-Rad», США);
7. центрифуга Eppendorf MiniSpin («Eppendorf», Германия);
8. спектрофлуориметр Hitachi 850 (Япония).

ФОТОГАЛЕРЕЯ:

ИСТОРИЯ:

Лаборатория организована в 1980 году под руководством доктора биологических наук Юрия Георгиевича Молотковского по инициативе академика Андрея Львовича Курсанова. Целью создания коллектива стала необходимость разработки в это время новой методологии в исследовании структуры и свойств пограничных мембран растительной клетки — плазмалеммы и тонопласта. Экспериментальной и идеологической базой, на которой далее выстраивались и выстраиваются исследования, стали приоритетные работы, выполненные ранее Молотковским Ю.Г., Жестковой И.М., Дзюбенко В.С. и Тимониной В.Н. на тилакоидных мембранах хлоропластов и связанные с обоснованием хемиосмотической гипотезы Митчелла.

Получение везикулярных препаратов плазмалеммы и тонопласта и использование в качестве инструментального подхода флуоресцентных красителей позволили идентифицировать функциональную активность протонных и кальциевых АТФаз, а также ионных транспортеров в этих мембранах, сформулировать и обосновать механизмы ионного гомеостаза растительной клетки.

С 1993 по 2006 гг. лабораторию возглавлял к.ф.-м.н. Сорокин Е.М., с 2006 года — д.б.н. Трофимова М.С.

В разное время сотрудниками лаборатории были Яковлева Г.А., Андреев И.М., Гайворонская Л.М., Кореньков В.Д., Бобылев Ю.С., Бияшева А.Э., Ермакова С.А., Божко К.Н., Ампилогова Я.Н., Шевырева (Лаптева) Т.А., Белугин Б.В.

За время существования лаборатории ее сотрудники защитили две докторские и тринадцать кандидатских диссертаций.