Лаборатория белка и нуклеиновых кислот

Историческая справка о лаборатории

Лаборатория белка и нуклеиновых кислот (ЛБНК, основана в 1968 году).

Основатель ЛБНК и Института молекулярной биологии и биохимии (в 1983 г.)

Академик Мурат Абенович Айтхожин

Зав. лаб. (с 1988 г.) Искаков Б.К., доктор биологических наук, профессор.


Искаков Булат Кудайбергенович

профессор, доктор биологических наук

В 1979 году Б.К. Искаков в составе группы молодых ученых удостоен звания Лауреата премии Ленинского комсомола в области науки и техники. В 1997 году Б.К. Искаковым защищена докторская диссертация в диссертационном совете при Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова на тему «Исследование молекулярных механизмов и регуляции биосинтеза белка у растений» по специальности 03.00.03 «молекулярная биология». В 2002 году Искакову Б.К. присвоено звание профессора по специальности «биология».

Под руководством Б.К. Искакова впервые в Казахстане налажена и совершенствуется биотехнология получения устойчивых к засухе трансгенных растений (картофель, табак), а также растений, устойчивых к фитопатогенным вирусам, с применением подходов антисмысловой РНК и РНК-интерференции. Впервые установлено, что в клетках растений могут функционировать специфические, отличные от животных, механизмы трансляционного контроля, которые могут обеспечивать инициацию трансляции без участия некоторых белковых факторов.

С 1994 г. по 2004 г. Искаков Б.К. руководил научно-исследовательскими работами в рамках многих международных проектов, финансируемых грантами иностранных фондов INTAS, US AID, INCO COPERNICUS, Royal Society, SCOPUS. Эти проекты успешно выполнены совместно с учеными Швейцарии, Германии, Великобритании, России, Израиля. Б.К. Искаков является автором более 200 публикаций. Проводимые им фундаментальные исследования молекулярных механизмов регуляции трансляции у растений в норме и при воздействии неблагоприятных факторов среды являются приоритетными и соответствуют требованиям международного стандарта. Об этом свидетельствуют публикации в научных международных журналах: FEBS Letters; Biochimica et Biophysica Acta; European Journal of Biochemistry; Biochimie; Plant Science; Nucleic Acids Research; Молекулярная биология; Биохимия; Физиология растений; Биополимеры и клетка. На многих международных конференциях Б. К. Искаков выступал в качестве приглашенного докладчика, имеет индекс Хирша (h-index) – 5 и более 120 цитирований.

Разработал типовую учебную программу «Генная инженерия» и с 1998 года по настоящее время преподает студентам факультета биологии и биотехнологии КазНУ им. аль-Фараби этот курс лекций, а также другие специальные курсы на кафедре молекулярной биологии и генетики. Под руководством Б. К. Искакова выполнены и защищены 6 кандидатских, 1 докторская и 1 PhD диссертация: является научным руководителем PhD докторантов.


Состав коллектива — всего 15 человек; доктор биологических наук – 1; кандидаты биологических наук – 5; доктор PhD – 1; магистры – 5; PhD докторант – 1; молодые ученые до 35 лет – 6. Коллектив научных сотрудников ЛБНК имеет высокий теоретический и методический уровень. Для обеспечения мирового уровня научных разработок проведена большая работа по стажировке научных кадров в ведущих центрах по молекулярной биологии растений, в том числе стажировки в Швейцарии, Великобритании, Израиле, Германии, Франции, Венгрии.

По линии подготовки кадров высшей квалификации по направлениям и тематике научной школы под руководством Искакова Б. К. защитили кандидатские диссертации 6 сотрудников, 1 доктор наук и 1 доктор философии PhD.


Основные направления научных исследований

    • исследование молекулярных механизмов и регуляции биосинтеза белка у растений;
    • изучение механизмов регуляции активности белковых факторов трансляции; дискретной фрагментации 18S рРНК;
    • изучение структурных элементов мРНК, определяющих эффективность их трансляции;
    • изучение структуры и экспрессии геномов вирусов растений, РНК-интерференция;
    • получение трансгенных растений, устойчивых к фитопатогенным вирусам (PVY, PVM, PVS), неблагоприятным факторам среды (засуха,засоление, экстремальные температуры);
  • получение трансгенных растений, продуцирующих рекомбинантные вакцины, белки медицинского назначения.

Выполняемые научные проекты (2018-2020 гг)

AP05130800  «Идентификация и исследование усилителей трансляции, универсальных для растительной и бактериальной систем экспрессии генов» руководитель – к.б.н., Жигайлов А.В.

АР05131133 «Выявление белков S вируса картофеля, подавляющих процесс РНК-интерференции клеток хозяина, с целью исследования молекулярных механизмов взаимодействия вируса и растения и оздоровления вирусного материала»- руководитель – к.б.н., Карпова О.В.

AP05132066 «Разработка технологии экспрессии рекомбинантных антигенов вируса оспы овец в транспластомных растениях» — руководитель – к.б.н., Станбекова Г.Э.

Методы исследований

Методы молекулярной биологии и генетической инженерии для создания конструкций, позволяющих экспрессировать рекомбинантные гены.

Амплификация методом РОТ-ПЦР, in vitro-мутагенез, выделение и анализ электрофорезом и радиоавтографией ПАА-геля, иммуноблотинг с использованием специфических антител.

Научные достижения лаборатории

  1. Впервые показано, что сродство фактора инициации трансляции растений peIF2 к GDP (KdGDP = 150 nM) лишь в 10 раз превышает его же сродство к GTP (KdGTP = 1500 nM), тогда как для аналогичного фактора из клеток млекопитающих (meIF2), данное превышение составляет 100 раз и более. Впервые заявлено, что обмен GDP на GTP у фактора peIF2 растений может происходить без участия дополнительного фактора eIF2В, который обязательно необходим для обмена гуаниловых нуклеотидов у животного фактора meIF2. Впервые постулировано, что в клетках растений обмен GDP на GTP у фактора peIF2 может происходить независимо от того фосфорилирован ли фактор peIF2 или нет. Публикация: Shaikhin S.M., Smailov S.K., Lee A.V., Kozhanov E.V., Iskakov B.K. (1992) Biochimie, V. 74, P. 447-454. Вдальнейшем наши результаты и выводы были полностью подтверждены в работах других групп исследователей и с тех пор цитируются во всех научных обзорах и статьях по белковому синтезу у растений. (IF 3.188; Times Cited 17)
  2. Впервые установлено, что в клетках растений отсутствует фосфопротеин-киназа, специфически фосфорилирующая белковый фактор элонгации трансляции 2 (peEF2). Эти данные свидетельствуют, что в отличие от животных у растений отсутствует механизм регуляции активности ключевого фактора элонгации трансляции peEF2 посредством обратимого фосфорилирования. Публикация:  Smailov S.K., Lee A.V., Iskakov B.K. (1993) FEBS Letters, V. 321, P. 219-223. В последующем наши результаты были признаны во всем мире и цитируются в научных обзорах и статьях по биосинтезу белка у растений. (IF 2.999; Times Cited 14)
  3. Впервые изучен механизм действия фенольного соединения из верблюжьей колючки (Alhagi kirgisorum S.) – полипроантоцианидина (ППА) как ингибитора инициации белкового синтеза у растений и животных. Показано, что ППА в концентрациях 1-10 mM специфически связывается с фактором инициации eIF2 и ингибирует его активность, что сопровождается блокированием белкового синтеза. Таким образом, ППА является удобным инструментом при изучении механизмов инициации трансляции в эукариотических клетках. Препарат ППА был предоставлен нами для научно-исследовательских работ ученым разных стран (США, Великобритании) и получил высокую оценку. Данная работа выполнена совместно с лабораторией проф. Р.М. Кунаевой, а также с учеными из России и США. Результаты опубликованы в 2-х международных журналах: Smailov S.K., Mukhamedzhanov B.G., Lee A.V., Iskakov B.K., Denisenko O.N. (1991) FEBS Letters, V. 275, P. 99-101; (IF 2.999; Times Cited 8) Kudlicki W., Picking W., Kramer G., Hardesty B., Smailov S., Mukhamedzhanov B., Lee A., Iskakov B. (1991) European Journal of Biochemistry, V. 197, P. 623-629. (IF 4.530; Times Cited 5)
  4. Впервые в клетках зародышей пшеницы нами обнаружены и затем изучены 45S рибонуклеопротеидные (РНП) комплексы. Установлено, что 45S РНП представляют собой пре-инициаторные трансляционные комплексы, содержащие малую (40S) рибосомную субчастицу, белковые факторы инициации трансляции, а также мРНК в РНП-форме. В составе 45S РНП комплексов нами впервые обнаружена новая малая РНК (5,3S РНК) длиной 134 нуклеотида. Эта работа опубликована в международном журнале: Iskakov B.K., Madin K.I. (1994) Plant Science, V. 96, P. 99-108. (IF 3.712; Times Cited 4)
  5. Впервые для растительных объектов установлен новый кэп-независимый механизм связывания мРНК с 40S рибосомной субчастицей в ходе инициации трансляции. Этот механизм заключается в комплементарном взаимодействии 5’-нетранслируемой последовательности (5’-НТП) мРНК с центральным доменом 18S рРНК. Экспериментально доказано, что повышение уровня комплементарности в 5’-НТП к этому участку 18S рРНК приводит к многократному усилению эффективности трансляции мРНК. Результаты имеют не только фундаментальное, но и прикладное значение, поскольку позволяют искусственно конструировать мРНК с очень высокой трансляционной активностью. Такие высокоактивные мРНК необходимы в бесклеточной технологии синтеза белков, а также в генной инженерии для получения трансгенных растений продуцентов ценных белков. Опубликовано в 2-х международных рецензируемых изданиях: Akbergenov R.Z., Zhanybekova S.S., Polimbetova N.S., Madin K.I., Hohn T., Iskakov B.K. (2003) Complementary interaction between the central domain of 18S rRNA and the 5’ untranslated region of mRNA enhances translation efficiency in plants. In: “Cell-Free Protein Expression”, James R. Swartz (Ed.), ISBN 3-540-05041-8, Springer Verlag Berlin Heidelberg New York, pp. 199-208. Akbergenov R.Z., Zhanybekova S.S., Kryldakov R.V., Zhigailov A., Polimbetova N.S., Hohn T., Iskakov B.K. (2004) ARC-1, a sequence element complementary to an internal 18S rRNA segment, enhances translation efficiency in plants when present in the leader or intercistronic region of mRNAs. Nucleic Acids Research, Vol. 32, No. 1, p. 239-247. (IF 11.237, Times Cited 63)
  6. Впервые в составе 40S рибосомных субчастиц зародышей пшеницы обнаружена новая малая 5,3S РНКи изучены её свойства. Количество 5,3S РНК увеличивается в 5 раз в условиях температурного стресса. Установлено, что 5,3S РНК является специфическим 5’-концевым фрагментом 18S рРНК, который образуется в результате действия эндогенных нуклеаз. Опубликовано в Российских и отечественных журналах: Zhanybekova S., Polimbetova N., Nakisbekov N., Iskakov B. (1996) Biochemistry (Moscow), V. 61, P. 621-627; (IF 1.724, Times Cited 3), Полимбетова Н.С., Жаныбекова С.Ш., Ли А.В., Искаков Б.К. (1996) Физиология растений, Т. 43, С. 887-893; (IF 0.816)
  7. Налажена биотехнология получения трансгенных растений, устойчивых к фитопатогенным вирусам, к засухе, холоду. Получены трансгенные растения табака и картофеля, экспрессирующие антисмысловые РНК, комплементарные к различным участкам геномной РНК Y-вируса картофеля. Несколько линий трансгенного картофеля переданы на испытание в Институт картофельного и овощного хозяйства (НИИКОХ) МСХ РК. Многие линии трансгенного картофеля проявили значительную устойчивость к Y-вирусу картофеля и признаны весьма перспективными для дальнейшего селекционного процесса. С помощью индукции РНК-интерференции получены линии ГМ-картофеля с множественной устойчивостью к вирусам PVY, PVM, PVS.
  8. Налажены технологии получения трансгенных бактерий и растений, а также транспластомных растений, которые продуцируют рекомбинантные вакцинные белки против вируса оспы овец (SPPV), а также значимые для медицины белки (hAFP).

Показать больше

One Comment

Закрыть