Аннотация магистерской образовательной программы 510610 Биофизика Направление 510600 Биология Составитель - д.ф.-м.н., проф. Медвинский А.Б. Пущино 2005 Современная биофизика – это динамично развивающаяся область научных исследований, нацеленных на выявление базисных физических свойств биологических и экологических систем и явлений: от строения и динамики молекул до пространственновременной организации популяций. Жизненная важность биофизических процессов и их комплексный характер требуют междисциплинарного подхода к решению проблем, встающих перед биофизиками. Поэтому создание научных программ и подготовка высококвалифицированных кадров для решения научных и научно-практических задач, связанных с проблемами изучения основ функционирования живых систем, являются чрезвычайно актуальными. Магистерская программа «Биофизика» отражает междисциплинарный характер биофизических исследований и наряду с фундаментальными разделами биофизики включает уникальные курсы, направленные на подготовку специалистов широкого профиля. К числу таких курсов относятся: структура и функция биополимеров, клеточная и тканевая инженерия, основы создания биоматериалов, физико-химические основы радиационных процессов, биофизика клетки, экологическая биофизика и др. Программа ориентирует магистрантов на выполнение научных исследований и подготовку магистерских диссертаций по следующим направлениям: исследование механизмов самоорганизации биологических систем на макромолекулярном, клеточном и организменном уровнях. исследование процессов тканеобразования in vitro и in vivo. создание модельных систем, имитирующих поведение и самоорганизацию биологических структур, для целей клеточной и органной инженерии. общие свойства активных сред действие малых доз радиации на различные организмы повреждение и репарация ДНК молекулярные механизмы мутагенеза генные и хромосомные мутации механизмы гибели клеток генетическая нестабильность изменение экспрессии генов (в том числе онкогенов и антионкогенов) Программа включает общие обязательные дисциплины по направлению и специальные курсы: 1. Биология клетки - к.б.н. Азарашвили А.А. 2. Общая физиология возбудимых клеток - чл.-корр. РАН Чайлахян Л.М. 3. Структура и функция биополимеров – д.х.н. Брусков В.И. 4. Введение в биохимию. Биохимия - к.х.н. Седельникова Э.А. 5. Биоэнергетика - д.м.н., проф. Маевский Е.И. 6. Генная инженерия – д.б.н. Железная Л.А. 7. Тканевая инженерия - к.ф.-м.н. Селезнева И.И. 8. Основы создания биоматериалов и методология их доведения до клинического использования – чл.-корр. РАН Иваницкий Г.Р. 9. Физико-химические основы радиационгнх процессов - д.х.н. Брусков В.И. 1 10. .Молекулярные основы последствий действия физических факторов на биологические системы - д.б.н., проф. Газиев А.И. 11. Современные проблемы биофизики – д.ф.-м.н., проф. Медвинский А.Б., д.ф.-м.н Полозов Р.В. 12. Физико-химические методы исследования (практикум) – ст.н.сотр. Сирота Н.П. 13. Методы биофизических исследований (практикум) - д.ф.-м.н. Кутышенко В.П., д.б.н. Погорелов А.Г., к.ф.-м.н. Монтрель М.М. 14. Автоматизация научного эксперимента - к.ф.-м.н. Ильясов Ф.Э. Все лекторы могут обеспечить научное руководство магистрантов (студентов). Занятия с магистрантами проводятся на базе Института теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ РАН). Лекции и семинарские занятия проводятся в семинарских комнатах института. Магистранты осуществляют практические и научно-исследовательские работы в следующих лабораториях: Лаборатория клеточной инженерии (зав. лаб. – д.б.н. Белецкий И.П., к. 337, 351, т. 441,447). Исследование молекулярных механизмов клеточной гибели. Лаборатория изотопных исследований (зав. лаб. – д.х.н. Брусков В.И., к. 201218-к. ист. изл.,т. 497). Исследование физико-химических механизмов образования активных форм кислорода и других биологически активных продуктов (гидратированного электрона, активных форм азота, хлора и др.) в результате воздействия на растворы и биологические объекты тепла, ультрафиолетового и видимого света, ионизирующего излучения и ионов уранила. Поиск новых природных биоантиоксидантов и радиопротекторов. Создание профилактических биологически активных пищевых добавок и лечебных антидотов, устраняющих патологические последствия окислительного стресса, обусловленного действием неблагоприятных факторов среды, в организме млекопитающих. Лаборатория кристаллофизики и рентгеноструктурных исследований с использованием синхротронного излучения (зав. лаб. – к.ф.-м.н. Вазина А.А., к.235, т. 421 ); Ферменты бактериальных систем рестрикции-модификации. Связь между структурой и функцией, регуляция экспрессии генов. Лаборатория роста клеток и тканей (зав. лаб. – д.м.н. Гаврилюк Б.К., к. 218-к.кл., т. 497). Разработка и исследование новых биоматериалов для целей медицины и тканевой инженерии. Разработка технологии терапевтического клонирования. Лаборатория радиационной молекулярной биологии (зав. лаб. – д.б.н., проф. Газиев А.И., к.233, т. 346). Исследование индуцированной нестабильности ядерного и митохондриального геномов животных и человека. Лаборатория механизмов организации биоструктур (зав. лаб. – чл.- корр. РАН, д. ф.-м.н., проф. Иваницкий Г.Р., к. 116-к.кл., т. 355). Лаборатория регуляции пролиферации и гибели клеток (зав. лаб. – д.б.н. Корыстов Ю.Н., к.422, т. 465). Лаборатория биофизики внутриклеточной регуляции (зав. лаб. – д.б.н., проф. Леднев В.В., к. 220-к.кл, т. 475). Лаборатория биофизики возбудимых сред (зав. лаб. – д.ф.-м.н., проф. Медвинский А.Б., к. 169, т. 238). Теоретическое исследование структуры биомолекул в растворах; математическое моделирование распространения возбуждения в миокарде и пространственно-временной динамики экосистем; исследование механизмов адаптации организмов к воздействиям окружающей среды. 2 Лаборатория физической и радиационной химии биополимеров (зав. лаб. – д.х.н., проф. Сухоруков Б.И., к. 407, 1-34). Лаборатория физической биохимии (зав. лаб. – д.ф.-м.н. Харакоз Д.П., к. 326, т.464). Лаборатория биофизики клетки и межклеточных взаимодействий (зав. лаб. – чл.- корр. РАН, д.б.н., проф. Чайлахян Л.М., к. 148, т.351); Оборудование. комплекс оборудования для культивирования клеток, микрокалориметр ДАСМ-2М, установка для изучения физических свойств белковых кристаллов, системы для жидкостного счета радиоактивности: LS 6500 (Beckman, США), жидкостный сцинтилляционный счетчик "Бета-1", работающий в режиме счетчика фотонов для измерения усиленной хемилюминесценции., спектрофотометры: Uvikon 923 B (Kontron Instruments S.p.a., Италия) для оптических измерениий в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, инфракрасные спектрофотометры IR Specord M80 спектрофлюориметры MPF-44 B и FM 25A (Kontron Instruments S.p.a., Италия), оборудование ЯМР на базе «AvanceTM»-600 (Brucker), электронные микроскопы JEM-100B, JSM-U3, ультрамикротом фирмы Reichert, вакуумная установка Balzеrs-VF 2М, комплекты оборудования для гелевого электрофореза белков и ДНК, уникальное оборудование для гель-ЭФ индивидуальных клеток, персональные компьютеры: IBM PC-AT/486; AMD 233; AMD Athlon K7. Учебный процесс обеспечен необходимыми учебниками, периодической литературой (не менее 1 экземпляра на студента). справочной и Примерный перечень тем для магистерских диссертаций. 1. Разработка систем направленной доставки клеток для тканевой инженерии и клеточной терапии. 2. Исследование роли внеклеточного матрикса и клеточного окружения в процессе дифференцировки стволовых клеток. 3. Повреждение ДНК под действием физико-химических факторов среды. 4. Защита молекул ДНК от повреждающих воздействий факторов среды с помощью природных антиоксидантов. 5. Защита молекул ДНК от повреждающих воздействий факторов среды при комплексообразовании с белками. 6. Исследование генетической нестабильности в клетках костного мозга мышей (по хромосомным мутациям) после их хронического гамма-облучения. 7. Изучение репарации повреждений ДНК в транскрибируемых и нетранскрибируемых генах тканей облученных животных. 8. Разработка физико-химических основ создания нано- и микробиореакторов, дозаторов и изучение свойств этих конструкций. 9. Получение полых и заполненных форм полиэлектролитных нано-микрокапсул и создание на их основе диагностикумов нового типа. 10. Калий-обусловленная полимеризация актина в зиготе мыши, регулируемая 240 pS K(+) каналом. 11. Компьютерное гомологическое моделирование структуры цитохрома Р450 (SSC). 3 12. Сравнительное исследование эффективности репарации повреждений во фрагментах генов у животных разного возраста. 13. Исследование индукции радиоадаптивного отклика в клетках костного мозга мышей (по микроядерному тесту), облученных малыми дозами ионизирующей радиации. 14. Исследование индуцированной малыми дозами радиации микро-, минисателлитной вариабельности в ДНК клеток животных. 15. Изучение пострадиационной активации ядерных протеаз в облученных клетках животных и человека. 16. Структурные изменения мембран при действии электромагнитного излучения. 17. Анализ поврежденности ДНК в клетках периферической крови людей разного возраста методом "Комета-тест". 18. Определение поврежденности и репарации ДНК в клетках человека и животных методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). 19. Кальций-зависимые мембранные процессы: действие электромагнитного излучения и тритерпеновых гликозидов даммаранового ряда. 20. Изучения уровня экспрессии генов эксцизионной репарации в клетках периферической крови людей разного возраста. 21. Исследование образования делеции митохондриальной ДНК в клетках, подвергшихся радиационному воздействию. 22. Клонирование и секвенирование генов системы рестрикции-модификации BcoK I. 23. Изучение ДНК-белкового взаимодействия регуляторного белка С-ЕсоRV c промотором. 24. Исследование клеточного метаболизма методом ЯМР высокого разрешения. 25. Исследование биологических жидкостей методом ЯМР высокого разрешения. Список научных работ, опубликованных по тематике магистерской программы в 2004 году : 1. Алиев Р.Р., Фёдоров В.В., Розенштраух Л.В. Изучение действия ацетилхолина на ионные токи одиночных клеток истинных и латентных пейсмекеров синусового узла кролика посредством компьютерного моделирования. Доклады Академии наук, 2004, т. 397, 288-291. 2. Асланиди Г.В., Асланиди О.В., Цыганов М.А., Холден А.В., Иваницкий Г.Р. Условия возникновения неустойчивости фронта распространяющейся популяции хемотаксисных бактерий. Доклады Академии наук, 2004, т. 394, №2, 255-258. 3. Безлепкин В.Г., Ломаева М.Г., Васильева Г.В., Сирота Н.П., Шайхаев Г.О., Газиев А.И. Тканеспецифический характер повышения вариабельности микросателлитассоциированных повторов в геноме потомства γ-облученных самцов мышей. Радиац. биология. Радиоэкология, 2004, т. 44, № 2, 133-137. 4. Давыдова Г.А., Селезнева И.И., Гаврилюк Б.К. Изучение влияния жесткости облучения на свойства фторполимерной матрицы, модифицированной полианионными биологически активными веществами. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии № 2, с.11-14, 2004. 5. Ермакова Н.В., Шапошникова В.В., Левитман М.Х., Ким Ю.А., Корыстов Ю.Н. Изменение множественной лекарственной устойчивости клеток лимфолейкоза Р388, устойчивых к винкристину, при росте асцитной опухоли. Биологические мембраны, 2004, т. 21, № 2, 102-106. 6. Иваницкий Г.Р., Деев А.А., Крестьева И.Б., Хижняк Е.П., Хижняк Л.Н. / Особенности температурных распределений в области глаз // Доклады Академии наук, 2004, т.398, №5. 7. Иваницкий Г.Р., Маевский Е.И. Новая искусственная кровь: сенсация без сенсации. Биофизика, 2004, т.49, вып.3, 572-576. 4 8. Леднев В.В. Биологические эффекты крайне слабых переменных магнитных полей: идентификация первичных мишеней. В сб. ”Моделирование геофизических процессов”, 2004, Москва, с. 130-136. 9. Мирошников А.И., Брусков В.И., Масалимов Ж.К. Содержание перекиси водорода в электрохимически активированных растворах и исследование ее влияния на рост клеток Escherichia coli.. Биофизика, 2004, т. 49, № 1, 32-37. 10. Чайлахян Т.А., Давыдова Г.А.,Ковалева М.А., Селезнева И.И., Чайлахян Л.М., Гаврилюк Б.К. Исследование факторов, влияющих на выживание реконструированных зародышей мышей при пересадке ядер. Клеточнсые технологии в биологии и медицине, 2005, №1, 47-51. 11. Malchow H., Medvinsky A.B., Petrovskii S.V. Patterns in models of plankton dynamics in a heterogeneous environment. In: Handbook of Scaling Methods in Aquatic Ecology. Measurement, Analysis, Simulation. CRC, Boca Raton, London, New York, Washington, 2004, pp. 401-410. 12. Rochev Y., O'Halloran D., T. Golubeva T., Gilchrest V., Selezneva I., Gavrilyuk B., Gorelov A. Rationalizing the Design of Polymeric Thermoresponsive Biomaterials Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 2004, v.15, 513-517. 13. Volodkin D.V., Petrov A.I., Prevot M., Sukhorukov B.I. Matrix polyelectrolyte microcapsules – new and high effective system for macromolecule encapsulation, Langmuir, 2004, v. 20, 3398-3406. Магистерская программа обеспечена аспирантурой (специальность 03.00.02. биофизика). 5