Лаборатория структуры и динамики биомолекулярных систем (к.Ф.-м.Н. М.С. Кондратьев)

Основные направления научных исследований:

• Исследование молекулярного механизма функционирования бактериородопсина;

• Исследование механизмов стабилизации пространственной структуры глобулярных белков; 

• Развитие физических представлений о структурном полиморфизме молекулы ДНК; 

• Исследование механизма фолдинга олигопептидных последовательностей. 

Лаборатория механизмов природных гипометаболических состояний (к.Б.Н. Н.М.Захарова)

Работа лаборатории посвящена комплексному исследованию особенностей физиологических реакций и эндогенных механизмов уникальной устойчивости зимоспящих (гибернирующих) животных (якутских сусликов) к воздействию экстремальных факторов внешней среды. Изучение принципов адаптационной стратегии данного вида животных становится все более актуальным в связи с возможностью их применения для выявления функциональных резервов и их использования в поддержании гомеостаза организма человека в экстремальных условиях холода, гипоксии и геперкапнии.

Основные направления научных исследований:

• изучение функциональной роли центральной нервной системы в регуляции физиологическими и обменными процессами у зимоспящих; роль гормонов, моноаминов, пептидов в механизмах спячки, регуляции физиологическими функциями и поведением зимоспящих животных; 

• изучение адаптационных механизмов сердечно-сосудистой системы зимоспящих, позволяющих функционировать ей в условиях низких температур и при смене физиологического состояния гибернантов (бодрствование, вход в оцепенение, собственно спячка, пробуждение);

• исследование физиологических свойств биологически активных веществ, выделяемых из ткани зимоспящих; 

• изучение биоэнергетики зимоспящих; особенности фунуционирования преператов митохондрий при различных физиологических состояниях животных.

Лаборатория микроспектрального анализа клеток и клеточных систем (к.Б.Н. В.Н. Карнаухов)

Основные направления научных исследований:

• изучение внутриклеточной регуляции обмена веществ и энергии и механизмов организации надклеточных систем до биоценозов включительно.

Лаборатория криобиологии и биофизики воды (к.Б.Н. Е.Е. Фесенко-мл.)

Работа лаборатории посвящена исследованию физико-химических свойств водных растворов, поиску новых подходов к криоконсервации биологических объектов, основанных на контролируемом кристаллобразовании либо витрификации, оптимизации криозащитных сред, разработке основ технологии криоконсервации, обеспечивающей длительное и клинически эффективное хранение сложных васкуляризированных тканей и органов. Отдельным направлением деятельности лаборатории является сохранение редких и исчезающих видов растений и животных (генетический криобанк) и восстановление древних организмов из биоматериала, извлеченного из вечной мерзлоты.

Основные направления научных исследований.

1. Разработка основ технологии криоконсервации тканей и органов.

Актуальной целью криобиологии и медицины является разработка технологии длительного хранения органов, которая позволила бы создать соответствующие криобанки и решить, таким образом, проблему нехватки трансплантатов.

2. Изучение процессов нуклеации и роста газовых гидратов в растворах, суспензиях клеток и биологических тканях в рамках поиска нового метода криоконсервации.

3. Развитие метода витрификации биологических объектов.

Витрификация – это технология криоконсервации, при которой биологические объекты охлаждаются до низких температур (<-80^оC) без образования кристаллов льда. При этом внутриклеточная вода переходит в стекловидное состояние. Криоконсервация с использованием витрификации интенсивно развивается последние 30 лет, импульсом к чему послужили работы 1980-х годов (Rall, Fahy,1985). Основные направления исследований включают изучение физики витрификации и девитрификации, оптимизацию протоколов насыщения биологических систем криопротекторами, поиск путей снижения токсичности криопротекторов.

4. Разработка научных подходов к созданию оптимальных криозащитных сред.

Изучение влияния компонентов криозащитных сред (неорганические ионы, буферные системы, липиды, антиоксиданты) на криоустойчивость клеток и тканей животных; изучение биохимических механизмов криозащиты гидробионтов средней полосы с целью идентификации естественных антифризов и их использования в криозащитных средах; изучение воздействия некоторых факторов, выделенных из зимоспящих, на устойчивость клеток и тканей животных в условиях гипотермии и в процессе криоконсервации для последующего улучшения свойств криозащитных сред.

4. Восстановление древних растений из биоматериала, извлеченного из вечной мерзлоты.

В лаборатории впервые были восстановлены полноценные высшие растения из плацентарной ткани незрелых плодов смолевки узколистной, извлеченных из ископаемой норы древнего суслика. Основные направления работ включают исследование растительного материала, извлеченного из вечной мерзлоты, с целью восстановления жизнеспособности других видов древних растений методами культуры ткани in vitro, микроклонального размножения, выращивания в условиях закрытого грунта; исследование возможных последствий хранения семян при разных температурах.

4. Изучение физико-химических свойств водных растворов.

5. Исследование механизмов физического взаимодействия электромагнитных излучений миллиметрового диапазона с водной фазой и биологическими тканями.