Лаборатория молекулярной физиологии клетки
Колесников Станислав Сергеевич
В процессе жизни клетки воспринимают внешние сигналы и генерируют ответы на них. Эти процессы связаны между собой бескрайней сетью упорядоченных и взаимосвязанных преобразований внутриклеточных молекул, которые обобщенно называют внутриклеточной сигнализацией. В нашей лаборатории занимаются изучением механизмов передачи сигналов от рецептора вглубь клетки с помощью физиологических экспериментов на одиночных клетках.
Интереснейшим объектом для исследования внутриклеточных сигнальных систем являются сенсорные клетки. Вкусовые клетки в ответ на стимуляцию вкусовыми молекулами возбуждаются и передают информацию о его качествах вкусовому нерву. Основные этапы механизма формирования сигнала о вкусовом стимуле установлены, однако существует множество вопросов, ответы на которые до сих пор не получены. Наша работа призвана заполнить пробелы в понимании внутриклеточных процессов, лежащих в основе формирования вкуса на самых ранних этапах восприятия
Невозбудимые клетки тоже воспринимают внешние сигналы, и механизмы их передачи внутрь клетки изучены далеко не до конца. Безграничные возможности для исследования таких процессов предоставляют клетки культуральных линий, в которые можно «встраивать» новые молекулы или «выключать» существующие.
Отметим, что методы исследования внутриклеточной сигнализации универсальны и могут быть применены к клеткам любых типов. В нашей лаборатории отработаны уникальные методики регистрации ионных токов клетки (patch clamp), мониторинга внутриклеточного кальция (Ca2+-imaging) и других сигнальных молекул, фотолиза химических групп (uncaging), а также их одновременное использование. Используя методы молекулярной и клеточной биологии, мы «встраиваем» или «выключаем» в клетках интересующие нас рецепторы или другие молекулы, также мы получаем новые линии клеток, несущие флуоресцентные сенсоры ключевых сигнальных молекул. Используя упомянутые методы и инструменты в комплексе, мы получаем уникальные данные о механизмах передачи внутриклеточных сигналов, которые расширяют фундаментальные представления и ложатся в основу математических моделей функционирования клетки.
- Математическое моделирование
- Метод локальной фиксации потенциала (Patch clamp)
- Мониторинг внутриклеточных молекул с помощью флуоресцентных зондов и сенсоров (Ca2+, cAMP и др)
- Работа с клетками эукариот: трансфекция, получение стабильных клеточных линий
- Технология редактирования генома CRISPR/Cas9
Установка позволяет проводить физиологические эксперименты по фотометрированию одиночных клеток, то что называется "кальциевый имиджинг", а также имиджинг любых других внутриклеточных молекул, для которых существуют флуоресцентные зонды или сенсоры
Установка состоит из: флуоресцентного микроскопа Axiovert 200 (Zeiss), EMCCD камеры iXon 888 (Andor Technology), осветителя на сверхъярких диодах (самосборка), управляющей программы Imaging Workbench 6 (Indec), а также системы перфузии.
Методика для изучения свойств ионных каналов, состоящая в том, что фрагмент клеточной мембраны изолируется с помощью специальной микропипетки. Эта методика даёт возможность экспериментатору контролировать разность потенциалов между сторонами мембраны, а также помещать её в среду с определённым химическим составом. В этих хорошо контролируемых условиях измеряют ионные токи, проходящие через мембрану, что, в конечном итоге, позволяет делать выводы о том, как ионные каналы реагируют на электрическое и химическое воздействие. Метод настолько чувствителен, что позволяет наблюдать поведение и химические превращения единичных молекул, взаимодействующих с мембраной.
Направления исследований
Тестирование лекарственных соединений с помощью клеток-сенсоров
Получение модельных клеточных систем для исследования сигнальных процессов
Сигнальные процессы во вкусовой почке
