Александра ДУБРОВИНА: «Мы улучшаем свойства растений, не изменяя структуру ДНК»

Лауреат премии президента РФ для молодых учёных

Александра Сергеевна ДУБРОВИНА

В День российской науки президент РФ В.В. Путин провёл заседание Совета при Президенте Российской Федерации по науке и образованию. Основным вопросом повестки дня была реализация важнейших инновационных проектов государственного значения. Президент отметил, что в самых перспективных, новых научных направлениях яркие, новаторские результаты всё чаще показывают российские исследователи, которые только начинают свой путь в науке, представил трёх лауреатов премии молодым учёным. Одна из них – «биолог из Владивостока Александра Сергеевна Дубровина. Она создала новый механизм улучшения свойств сельхозкультур, роста их урожайности. Этот метод основан на природных, естественных биологических процессах, безопасен для окружающей среды и человека, что крайне важно для развития экологически чистого сельского хозяйства», – сказал президент РФ и поблагодарил лауреатов и их научные коллективы за впечатляющие достижения.

Александра Дубровина, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биотехнологии ФНЦ Биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН хорошо известна нашему читателю, мы не раз рассказывали о ней на страницах нашей газеты по значимым поводам. Вот и сейчас по горячим следам мы задали Александре несколько вопросов.

– Александра, мы с вами в последний раз беседовали пять лет назад, когда вы рассказали нашим читателям о пути к «чистому» сельскому хозяйству. Что важного произошло за это время в вашей исследовательской деятельности?

– В течение пяти последних лет наш молодой коллектив активно работал по нескольким научным направлениям. Исследования были направлены на изучение молекулярно-генетических механизмов, вовлечённых в регуляцию биосинтеза ценных биологически активных веществ растений (прежде всего стильбенов) и устойчивости растений к неблагоприятным воздействиям внешней среды. В 2017 году мы начали работу по совершенно новому направлению – это разработка новых экологически чистых и безопасных подходов для изменения различных свойств растений без модификации их генома на основе природного явления, называемого РНК интерференцией.

– Расскажите подробнее об этих исследованиях.

– Мы исследуем возможность влияния на работу генов растений с помощью внешней обработки поверхности растений водными растворами двухцепочечных РНК. При этом мы воздействуем на работу «родных» генов растения извне, не изменяя структуру ДНК. Оказывается, экзогенные двухцепочечные РНК способны проникать в сосудистую систему и отдельные клетки растения, распространяться по растению и индуцировать процессы замолкания целевых генов или так называемой РНК-интерференции. В наших работах показано, что с помощью обработки поверхности растений геноспецифичными двухцепочечными РНК можно вызвать замолкание целевых генов, активная экспрессия которых препятствует повышению качества определённых характеристик растений, и таким образом способствовать совершенствованию характеристик растений. Например, с помощью разработанного подхода нами доказана возможность специфичного ингибирования целевых генов растений и регуляции количества конечного продукта на примере регуляции биосинтеза антоцианов, которые являются растительными пигментами и применяются в медицине, пищевой промышленности, косметологии и декоративном садоводстве. С помощью обработки поверхности листьев растений растворами РНК нам удалось повысить содержание антоцианов в растениях.

– Вам присуждена премия президента РФ для молодых учёных за работу, которая позволит улучшать различные свойства растений без изменения генома. Можно ли назвать ваши исследования прорывом в сельском хозяйстве?

– Мы не создаем новые сорта, а разрабатываем подход для улучшения свойств имеющихся сортов во время их выращивания в лабораторных или полевых условиях. Предполагается опрыскивание растений специальными растворами для временного повышения содержания нужных веществ или устойчивости растений.

Разрабатываемый нами подход имеет значительный потенциал для улучшения свойств растений в желаемом направлении, но необходимы дальнейшие исследования на сельскохозяйственных культурах. Основная часть нашей работы выполнения на резуховидке Таля (лат. Arabidopsis thaliana), растении семейства Крестоцветные, использующегося в основном для лабораторных исследований и не применяющемся в сельском хозяйстве. Мы подтвердили действенность похода в отношении биосинтеза антоцианов на растениях томата, но необходимы дальнейшие исследования на других растениях и генах-мишенях, в том числе для подтверждения безопасности подхода и его применимости в полевых условиях.

– Результаты ваших исследований могут быть использованы только в сельском хозяйстве?

– В первую очередь в сельском хозяйстве, но также в научных исследованиях функций генов растений.

– Кто кроме вас участвует в этом проекте?

– Я хочу выразить искреннюю благодарность активно работавшим со мной сотрудникам лаборатории биотехнологии, а именно руководителю лаборатории, ведущему научному сотруднику, кандидату биологических наук Константину Вадимовичу Киселёву, старшему научному сотруднику, кандидату биологических наук Ольге Артуровне Алейновой, младшему научному сотруднику Андрею Романовичу Супруну, Алексею Петровичу Тюнину и Николаю Николаевичу Нитяговскому. Я же являюсь руководителем научных грантов от Российского научного фонда по данному направлению и несу ответственность за конечный результат.

– Какие ожидаете результаты, когда они могут быть получены? Поделитесь вашими планами на будущее.

– Нашей дальнейшей целью является применение подхода для других генов-мишеней, изучение эффективности и безопасности подхода, его применимости в полевых условиях на важных сельскохозяйственных культурах. Когда будут получены результаты, сложно сказать, поскольку на данный момент научный грант Российского научного фонда завершается, необходимо отчитаться и писать новую заявку на продолжение исследований.

– Благодарю за беседу и желаю удачи вам и вашей команде в исследованиях, расширяющие горизонты познания. В работах, создающих технологическую основу для движения нашей страны вперёд. Новых научных открытий!

Фото предоставлены Александрой ДУБРОВИНОЙ

«Восстановление коралловых рифов – наша приоритетная задача»

Слева направо: Данг Тхи Фыонг ЛИ, Екатерина ЕРМОЛЕНКО, профессор Фам Куок ЛОНГ, Татьяна СИКОРСКАЯ во время 50-ой экспедиции в Южно-Китайском море на НИС «Академик Опарин» (г. Нячанг, Вьетнам). Фото к.б.н. Василия ГОЛОТИНА

Накануне Дня науки держу маршрут в Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения РАН, в лабораторию сравнительной биохимии (ННЦМБ ДВО РАН). Повод для встречи нашёлся: Екатерина Владимировна Ермоленко, старший научный сотрудник и Татьяна Васильевна Сикорская, научный сотрудник лаборатории сравнительной биохимии ННЦМБ ДВО РАН стали обладателями гранта президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских учёных – кандидатов наук, с проектом «Изучение процесса восстановления симбиотического организма после воздействия повышенной температуры в экспериментальных условиях на примере мягкого коралла Sinularia heterospiculata», 2021-2022 годов. Екатерина – руководитель этого проекта, Татьяна – участник, работают девушки дружно и слаженно. Вместе побывали в научной экспедиции 2018 года на НИС «Академик Опарин» в Южно-китайское море (Вьетнам), где сдружились, и с тех пор активно сотрудничают. Они – разные и, конечно, научные судьбы их различаются, но обе – целеустремлённые, способные, крепкие профессионалы и одновременно – милые, приветливые девушки.

Екатерина ЕРМОЛЕНКО в лаборатории

Екатерина

Екатерина Владимировна Ермоленко родилась 26 октября 1988 года в городе Владивостоке. С 1996-го по 2006-й обучалась в средней школе № 52. В 2006 году поступила на факультет прикладной экологии Института химии и прикладной экологии Дальневосточного государственного университета, а в 2011 году закончила обучение на кафедре экологических технологий и моделирования физико-химических процессов, получив диплом по специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». С 2012 года, обучалась в заочной аспирантуре Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН, а также работала в должности младшего научного сотрудника в лаборатории сравнительной биохимии ННЦМБ ДВО РАН. В 2017 году защитила диссертацию кандидата биологических наук по специальности «Биохимия». Тема диссертационной работы – «Состав, биологическая активность и способ выделения 1-О-алкил-глицеринов из кальмара и морских звезд» (научный руководитель – кандидат биологических наук Н.А. Латышев). Помимо руководства в гранте президента РФ МК-2041.2021.1.4 2021-2022 годов, принимает участие в грантах РНФ, РФФИ, выступая исполнителем. Е.В. Ермоленко имеет 26 публикаций (WOS).

Татьяна СИКОРСКАЯ во время российско-китайского билатерального совещания «Морское биоразнообразие для здорового океана – биоразнообразие, функциональные группы и здоровье океана» (Владивосток, 2019 год)

Татьяна

Татьяна Васильевна Сикорская, коренная приморчанка, родилась 25 февраля 1992 года. Обучалась на кафедре биоорганической химии и биотехнологии Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН (ТИБОХ ДВО РАН). В 2015 окончила Школу естественных наук Дальневосточного федерального университета по специальности «химия». На третьем курсе изучала молекулярную биологию в лаборатории морской биохимии ТИБОХ ДВО РАН. На четвёртом курсе перешла в лабораторию физико-химических методов анализа ТИБОХ ДВО РАН, где занималась структурным анализом полисахаридов бурых водорослей. Дипломную работу «Получение и характеристика низкомолекулярных фрагментов фукоиданов из бурых водорослей» сделала под руководством научного сотрудника ТИБОХ ДВО РАН, кандидата химических наук Станислава Дмитриевича Анастюка на базе данной лаборатории.

Через год после окончания университета поступила в аспирантуру ННЦМБ ДВО РАН по специальности биохимия, а в 2020 защитила диссертационную работу «Липидом симбионт-содержащих кораллов и его изменения в процессе обесцвечивания», выполненную под руководством главного научного сотрудника ННЦМБ, доктора биологических наук Андрея Борисовича Имбса.

Татьяна – руководитель и исполнитель грантов РФФИ и РНФ. Т.В. Сикорская имеет 12 публикаций (WOS).

Пути в науку

– У меня был замечательный преподаватель в университете, – рассказывает Екатерина Ермоленко, – кандидат биологических наук Вячеслав Григорьевич Рыбин, научный руководитель моих курсовых и дипломной работы, пробудивший интерес к исследовательской деятельности. В 2011 году по его рекомендации я пришла работать на экспериментально-технологический участок ИБМ ДВО РАН, руководителями которого были Николай Алексеевич Латышев и Сергей Павлович Касьянов.

Под руководством Николая Алексеевича, кандидата биологических наук, старшего научного сотрудника я и приступила к работе над диссертацией. Он был требовательным руководителем, иногда даже суровым, но всегда справедливым. К большому сожалению, в 2017 году Н.А. Латышева не стало. Его уход стал трагедией как для меня лично, так и для всего коллектива нашего экспериментального участка.

– У меня всё по-другому, – подхватывает «эстафету» Татьяна Сикорская. – В Институт биологии моря я пришла к Андрею Борисовичу Имбсу. Он и предложил мне тему, связанную с липидомикой кораллов, по которой я защитила диссертацию.

Обучаясь на последнем курсе аспирантуры, я познакомилась с Екатериной Ермоленко, которая начала работать в этом же направлении. Сейчас мы развиваем эту тему вместе, но, к большому сожалению, уже без Андрея Борисовича Имбса, который недавно ушёл из жизни.

Екатерина ЕРМОЛЕНКО рядом с хромато-масс-спектрометром высокого разрешения Shimadzu-IT-TOF

Объект исследований – липиды морских организмов

– Екатерина, расскажите о своих научных интересах и, конечно, достижениях.

– В область моих научных интересов входит липидомика морских беспозвоночных, хромато-масс-спектрометрия и биологическая активность морских липидов. Я не могу сказать, что мои интересы кардинально изменились, скорей всего сменились приоритеты. Работая над кандидатской диссертацией, я решала задачи, связанные с разработкой способов выделения липидов из морских организмов и тестирования их биологической активности. В настоящее время главным направлением моей научной деятельности является исследование молекулярных видов липидов (липидома) морских беспозвоночных.

– Полученные результаты исследований имеют отношение к выполнению гранта президента РФ?

– В настоящее время мы изучаем влияние теплового стресса, вызванного повышением температуры морской воды, на изменение липидома мягких и рифообразующих кораллов в экспериментальных условиях. С данным направлением работы связан и грант президента РФ, который был получен мной и Татьяной в 2021 году.

– Насколько вообще важна тема восстановления – сохранения кораллов?

– Коралловые рифы являются домом для 25% всех видов морских обитателей. Однако повышение температуры воды и другие неблагоприятные факторы окружающей среды вызывает обесцвечивание (bleaching) кораллов или потерю симбиотических динофлагеллят (зооксантелл). Обесцвечивание приводит к гибели целых морских экосистем, основой которых являются кораллы. Предполагается, что к 2050 году будет уничтожено 70% всех тропических рифов, если деградация не будет остановлена. Изучение процесса восстановления кораллов является приоритетной задачей для сохранения экосистем с коралловыми рифами. На настоящий момент учёные активно разрабатывают методики восстановления коралловых рифов. Однако данные о физиологии полипа и его симбионтов при восстановлении после воздействия негативных факторов окружающей среды немногочисленны и разрознены. Задачей нашей работы стало исследование изменения липидома в процессе обесцвечивания и восстановления организма после теплового стресса, что позволит расширить представление о механизмах функционирования мембран клеток коралла и их эндосимбионтов.

– Расскажите подробнее как проводятся исследования?

– Мягкий коралл у нас растёт в аквариуме. Мы его подвергли тепловому стрессу, и он восстанавливался достаточно долго, 205 дней. Мы исследуем физиологические и биохимические параметры, непосредственно относящиеся к нашему кораллу. О результатах говорить ещё рано, грант выдан на два года, в этом году мы должны его завершить.

– Помимо указанного, у нас ещё несколько грантов по изучению липидов кораллов, – добавляет Татьяна. – В работах по гранту РФФИ «Молекулярно-генетический подход к изучению биоразнообразия симбиотических динофлагеллят коралловых рифов Вьетнама» 2020-2022 годов (я там являюсь руководителем), мы сотрудничаем и с генетиками. Они определяют виды кораллов, мы исследуем липидный состав, классифицируем и описываем.

Мы открыты для сотрудничества: работаем с коллегами из лабораторий клеточных технологий, сравнительной цитологиии других лабораторий нашего Центра.

Татьяна СИКОРСКАЯ рядом с хромато-масс-спектрометром высокого разрешения Shimadzu-IT-TOF

Заслуженная лаборатория

– Расскажите о лаборатории сравнительной биохимии, в которой вы работаете. Она же имеет славную историю?

– Да. Лаборатория была создана в составе Института биологически активных веществ Дальневосточного филиала СО АН СССР кандидатом химических наук (впоследствии – членом-корреспондентом РАН) Виктором Евгеньевичем Васьковским, и называлась тогда лабораторией химии флоры и фауны моря. В 1972 году она была переведена в Институт биологии моря. В нынешнем году лаборатория отмечает полувековой юбилей.

К основным направлениям лаборатории сравнительной биохимии относится липидомика морских беспозвоночных и макроводорослей, трофические и симбиотические связи в морских экосистемах, биосинтез липидов и жирных кислот; химическая структура жирных кислот, оксилипинов и других липидов, хемосистематика морских беспозвоночных и бактерий и биологическая активность липидов морских организмов. Мы продолжаем развивать направление, начатое доктором биологических наук Андреем Борисовичем Имбсом. Под его руководством мы начали исследовать липидомы кораллов.

Ведущими сотрудниками лаборатории – доктором биологических наук Василием Ивановичем Светашевым, кандидатом биологических наук Владимиром Ивановичем Харламенко и доктором биологических наук Натальей Владимировной Жуковой найдено много ранее неизвестных жирных кислот в липидах морских организмов, установлены трофические и симбиотические связи в морских сообществах. Продолжаются исследования в области хемосистематики морских организмов и бактерий. В лаборатории отличная приборная база – современные хромато-масс-спектрометры, позволяющие выполнять исследования на самом высоком уровне. В штате лаборатории трудятся семь научных сотрудников и три инженера. Есть и молодёжь: два аспиранта, студенты-биохимики из ДВФУ. Так что, несмотря на научные потери последних годов, преемственность поколений сохраняется.

В планах на будущее у Екатерина и Татьяны – продолжать работать в области биохимии морских организмов. А ещё хотелось бы съездить на стажировку за границу, посмотреть, как выстроена работа в ведущих лабораториях Америки, Европы.

Что бы пожелали наши героини своим коллегам в их профессиональный праздник – День науки? То же, что и себе: здоровья, научных достижений, счастья, благополучия. Чтобы все, кто причастен к науке, продолжали работать с увлечением и получать удовлетворение как от исследовательской деятельности, так и от жизни вообще.

Фото предоставлены Екатериной ЕРМОЛЕНКО и Татьяной СИКОРСКОЙ