Перспективи розвитку основних наукових напрямів Інституту

Перспективи розвитку основних наукових напрямів Інституту

У плані подальшого розвитку пріоритетних фундаментальних і прикладних  досліджень з основних наукових напрямів передбачені наступні роботи.

Вивчення сигнальної ролі NO в рослинних клітинах, пошук ймовірної кореляції між рівнем нитротирозилювання білків і клітинною відповіддю на дію ефективних доз УФ-B. Аналіз експресії генів, що кодують білки цитоскелету та білки, що залучені у процеси регулювання функціонування цитоскелету клітини. Дослідження структурних механізмів взаємодії гомологів тубулінів – хлоропластних, мітохондріальних та бактеріальних FtsZ-білків з низькомолекулярними сполуками інгібіторної природи.

Аналіз генетичної структури популяції зерен F₂ м'якої пшениці з рослин, отриманих при вирощуванні контрольних та опромінених гібридних зерен F₁ (популяція 2).

Молекулярно-генетичний аналіз трансгенних ліній ячменю, стійких до динітроанілінів, та молекулярно-генетичних аналіз ліній ячменю, що експресують людський лактоферин.

Доповнення  каталогу генетичних формул зразків егілопсів за маркерними локусами. Вивчення можливості використання мікросателітних маркерів пшениці для аналізу різноманітності егілопсів. Аналіз колекції сортів пшениці.

Буде продовжена робота по реконструкції просторової структури серин-треонінових протеїнфосфатаз ПФ1 та ПФ2А, а також тирозинфосфатаз тваринного, протозойного, рослинного та грибного походження. Буде веріфіковано побудовані структури за допомогою методів молекулярної динамики. За допомогою методів структурної біоінформатики будуть з’ясовані особливості та відмінности побудови ортологічних протеїнфосфатаз різного походження.

В рамках розроблення наукових основ використання цукрового сорго для виробництва біоетанолу будуть визначенні кінетичні характеристики процесу ферментації та вплив водневого показника середовища на процес ферментації з метою його оптимізації.

Будуть досліджені можливості використання домішок мінерального або органічного гелеутворювача на сталість одержуваних емульсій та суспензій з рослинної сировини, визначені вихідні дані для розробки технологічної схеми одержання сталої емульсійно-суспензійної композицій.

Заплановане визначення основних параметрів біосинтезу незамінних амінокислот (треоніну, триптофану) при різних способах їх біосинтезу.

Будуть розроблені технології виробництва кондитерських  або  харчоконцентратних виробів функціонального призначення з використанням харчової добавки на основі лікарських грибів, проекти технічної документації на функціональні продукти з харчовою добавкою на основі лікарських грибів та виготовлені дослідні зразки продукції.

Буде здійснено генно-інженерний експеримент, який полягає у виділенні та зміні специфічних генів, які кодують ключові ферменти біосинтезу лізину. Цей технологічний підхід складатиметься з таких етапів: конструюювання векторних молекули ДНК, спеціально призначених для експресії генів у грампозитивних неспороутворючих Brevibacterium та Corynebacterium;  вибір генів, що можуть  слугувати селективними маркерами; клонування цільових генів у клітинах. Можливо, буде використано безплазмідний штам, с транспозонною системою. Транспозони дозволять ефективно інтегрувати генетичний матеріал в хромосому E. coli у відсутності антибіотичних маркерів, що є досить суттєвим для промислового штама-продуцента з надсинтезом лізину.

Зміни в 5-и генах Brevibacterium можуть привести до підвищення синтезу лізину: lys C, hom, pyc, mgo, gnd . Відповідні вставки в геномі мають змінити біосинтетичну активність продуцента. Окрім того, змінений потік пірувату можна використати, щоб клонувати ключові гени біосинтезу пірувату для підвищення синтезу інших амінокислот. Завдяки функціонуванню перенесених генів бактеріальні клітини мають набути нових

ознак, а саме здатності до підвищеного синтезу лізину. Після цього має бути перевіреною життєздатність, біосинтетичну активність та стабільність отриманих властивостей штаму-продуцента при культивуванні.

 Будуть продовжені роботи в рамках цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України «Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій» (2010–14 рр.):

-       створення бібліотеки кДНК пальчастого проса;

-       вивчення дозозалежного впливу різних інгібіторів рецепторних та нерецеп-торних тирозинкіназ  на транзієнтну трансформацію однодольних та дводольних рослин;

-       вивчення взаємодії вуглецевих нанотрубок з субклітинними утвореннями (хлоропласти, мітохондрії, ендоплазматичний ретикулум та апарат Гольджі, а також ядро) та трансформація протопластів тютюну за допомогою нанотрубок;

-       дослідження впливу УФ-В та донорів оксиду азоту на розвиток оксидативного стресу в клітинах A. thaliana;

-       створення ДНК-конструкцій генів ключових вакуолярних каналів для подальшої трансформації рослин (ячмінь, A. thaliana);

- біоінформаційний аналіз потенційних ділянок кластеру генів біосинтезу тейкопланіну, задіяних у регуляції на рівні транскрипції і трансляції, конструювання рекомбінантних молекул ДНК для нокаутів генів у А. teichomyceticus та комплементацій нокаутів.

В рамках цільової комплексної програми прикладних досліджень НАН України «Біомаса як паливна сировина» («Біопаливо») (2010–12 рр.) будуть проведені наступні роботи:

-  розробка протоколів агробактеріальної трансформації C. sativa та оптимізація методик генетичної трансформації різних експлантів рижію;

-  молекулярно-генетичний аналіз генотипів пальчастого проса з підвищеним рівнем продукції біомаси їх для подальшого використання у селекційному процесі;

-  молекулярно-генетичний аналіз мікроводоростей класу Chlorophyceae родів: Acutodesmus, Desdmodesmus, Scenedesmus (20 штамів) як потенційних продуцентів біодизелю;

-  оптимізація протоколів агробактеріальної трансформації різних експлантів цукрового буряку. Трансформація цукрового буряку різними синтетичними cry генами;

-  проведення ферментацій з використанням селекціонованих штамів і визначення її максимальної продуктивності та технологічних режимів культивування; дослідження метаболічних особливостей продуцентів, вивчення впливу ферментів, що сприяють зменьшенню продукції ацетату під час метаболізму C.acetobutylicum, обумовлюють синтез бутанолу.

В рамках Державної цільової науково-технічної програми «Нанотехнології та наноматеріали» планується розробити методики створення  наночастинок із вмістом срібла та золота за допомогою фітохімічних ємкостей різних рослин. Буде проведена фізико-хімічна характеристика синтезованих наночастинок. Буде досліджена можливість використання наночастинок золота та срібла для мікроскопії еукаріотичних клітин.

В рамках Державної цільової науково-технічної програми „Впровадження і застосування грід-технологій” будуть продовжені роботи з реконструкції просторової структури α- і β-тубулінів різного походження і аналіз їх структурних відмінностей та аналіз відомих сайтів зв’язування антимікротрубочкових речовин на поверхні їх молекул. Будуть оптимізовані алгоритми паралельного обчислення спорідненості низькомолекулярних органічних сполук до білкових мішеней для використання їх в грід-інфраструктурі та розроблені алгоритми автоматизованого докінгу речовин з баз даних органічних сполук у відповідні активні сайти на поверхні досліджуваних тубу лінів.

Акад. НАН України Блюм Я.Б. нагороджений в 2010 р. медаллю Грегора Менделя Європейської академії природничих наук (Ганновер, Німеччина).

Наук. співр., канд. біол. наук Д.І. Литвин, мол. наук. співр. Я.О. Шеремет та аспірант Ю. Красиленко відзначені Премією Верховної ради України 2010 р. найталановитішим молодим ученим в галузі фундаментальних і прикладних досліджень та науково-технічних розробок  за роботу „Клітинні механізми відповіді рослин на дію абіотичних факторів”.