Новосибирский государственный университет - В НГУ начала работу III школа молодых ученых «Применение синхротронного излучения для решения задач биологии»

III Школа молодых ученых «Применение синхротронного излучения для решения задач биологии» будет проходить в Новосибирском государственном университете с 18 по 20 сентября. В ней примут участие около ста участников, большая часть которых является молодыми исследователями, чей научный интерес связан с кристаллизацией биополимеров, их рентгеноструктурным анализом, применением метода малоуглового рентгеновского рассеяния и использованием подходов молекулярного моделирования. Большинство участников Школы является студентами НГУ и одновременно сотрудниками научно-исследовательских учреждений: Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора, Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Института цитологии и генетики СО РАН, Института  молекулярной и клеточной биологии СО РАН и Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН. Более 20 участников школы приехали из нескольких городов России: Владивостока, Красноярска, Томска, Москвы, Пущино, Казани, Уфы, Калининграда.

На открытии Школы присутствовали академик РАН, д.х.н. Ольга Лаврик (Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН) и к.б.н. Анастасия Гладышева (Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора). В числе лекторов Школы  — к.б.н. Константин Бойко (ФИЦ Биотехнологии РАН, Москва), к.х.н. София Борисевич (ЦКП «СКИФ»), к.-ф.м.н. Роман Морячков (ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск), к.г.-м.н. Сергей Ращенко (ИГМ СО РАН).

— Цель школы — рассказать молодым ученым о возможностях синхротронного излучения для проведения исследований в области структурной биологии, познакомить их с основными этапами структурных исследований биополимеров методами рентгеноструктурного анализа и малоуглового рентгеновского рассеяния. В программе школы будут рассмотрены подготовка растворов биополимеров перед кристаллизацией и кристаллизация макромолекулярных соединений; рентгеноструктурный анализ макромолекулярных соединений (МХ РСА); докинг и молекулярная динамика; исследование растворов биополимеров методом малоуглового рентгеновского рассеяния (БиоМУРР); фундаментальные основы взаимодействия синхротронного излучения с веществом, — рассказал заведующий лабораторией «Учебно-методический центр «Кристаллизация» Института химических технологий НГУ, старший преподаватель кафедры химии твердого тела Факультета естественных наук НГУ, старший научный сотрудник ЦКП СКИФ Сергей Архипов.

Программа школы состоит из лекций и целой серии мастер-классов. Лекции будут прочитаны по следующим темам: «Фундаментальные основы использования синхротронного излучения для задач биологии», «Метод рентгеноструктурного анализа для решения задач структурной биологии», «Метод малоуглового рентгеновского рассеяния для решения задач структурной биологии», «Совместное применение экспериментальных методов и молекулярной динамики для решения задач структурной биологии», «Метод криоэлектронной микроскопии в исследовании структур макромолекул. Метод выбора или один из элементов интегративной структурной биологии».

Расписание мастер-классов выстроено таким образом, чтобы участники Школы освоили все этапы исследований – от подготовки образцов до проведения эксперимента и интерпретации полученных результатов. Она включает в себя следующие модули: «Электрофорез в нативных условиях», «Определение взаимодействия лиганда с белком методом поверхностного плазмонного резонанса», «Кристаллизация белков методом висячей капли», «Проведение молекулярного моделирования и докина с экспериментальной верификацией методом  МУРР», «Решение и уточнение кристаллической структуры лизоцима методом МХ РСА», «Работа с кристаллами биополимеров (извлечение из маточного раствора и заморозка) и сбор первичных данных методом РСА», «Использование нейросети  AlphaFold2 для предсказания пространственного строения белков», «Возможности метода БиоМУРР — от первичных данных к пространственной модели».

— Данная Школа отличается от предыдущих тем, что практическая работа проводится параллельно в небольших группах, что очень важно, поскольку позволяет преподавателям мастер-классов уделить больше времени каждому участнику, также в этом году задействовано большее количество лабораторных помещений, оборудования и новые компьютерные классы, что значительно увеличивает комфорт проведения занятий,  — пояснил Сергей Архипов.

Мастер-классы будут проходить по двум трекам. Один будет посвящен знакомству с методом рентгеноструктурного анализа биополимеров. Его участникам необходимо будет получить кристаллы модельного объекта  — белка лизоцима, проинтегрировать первичные дифракционные данные, решить и уточнить кристаллическую структуру и в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера ознакомиться с оборудованием, на котором проводятся типовые эксперименты. Участники Школы получат опыт работы с кристаллами биополимеров; увидят, как хранятся данные образцы после извлечения из маточного раствора; узнают, как собирать и обрабатывать первичные дифракционные данные.

Второй трек направлен на знакомство с методом малоуглового рентгеновского рассеивания (МУРР). Если для рентгенструктурного анализа необходим кристалл биополимера, то МУРР позволяет извлечь структурные данные от белка находящегося  непосредственно в растворе. Для обработки данных полученных методом МУРР активно используются подходы молекулярного моделирования. Один из мастер-классов направлен на то, чтобы от полученного методом молекулярного моделирования комплекса состоящего из белка и аптамера, рассчитать теоретическую кривую МУРР.

Завершится школа двумя лекциями «Потенциал ЦКП «СКИФ» для исследований в области биологии» и «Доступные на данный момент экспериментальные возможности использованию метода МХ РСА и БиоМУРР. Регламент доступа к оборудованию», которые прочтет Сергей Архипов.

— Наша школа признана помочь молодым ученым преодолеть порог входа в область использования синхротронного излучения для исследований биополимеров и установить контакты с экспертами, к которым можно будет обратиться за консультациями по разных задачам от планирования эксперимента до обработки экспериментальных данных, — сказал Сергей Архипов.

Школа проходит при поддержке Минобрнауки России.