№ 3 (2024)

В этом году Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова (ТИБОХ) отмечает свое 60-летие и 95-летие его основателя – выдающегося ученого и организатора науки академика Г.Б. Елякова. Краткие сведения об истории ТИБОХ, его замечательных ученых, некоторых значимых научных результатах и роли Института в мировых исследованиях природных биологически активных соединений приводятся в предложенном сообщении.

Сотрудничество между научно-исследовательскими институтами Южной Кореи и Тихоокеанским институтом биоорганической химии имени Г.Б. Елякова (ТИБОХ) в России началось 30 лет назад, в 1993 году. С тех пор мы активно ведем исследования в области морской биотехнологии и фармацевтики. На протяжении почти 20 лет это успешное партнерство возглавлял выдающийся “дирижер” профессор Валентин Стоник, сформировавший изысканный гармоничный “оркестр”, который мы назвали KORUS MUSIC (Korea-Russia collaboration for Marine Unlimitedre Sources for Innovation and Creation). Цель данной обзорной статьи – рассказать об истории создания KORUS MUSIC и отметить значительные успехи, достигнутые в ходе наших совместных исследований, а также наметить планы нашего дальнейшего сотрудничества и совместных усилий на ближайшие 20 лет.

Работа посвящена обобщению и сравнению структурной организации, физико-химических свойств и субстратной специфичности четырех фуканаз 107 семейства гликозидгидролаз, входящих в состав фукоиданутилизирующего кластера морской бактерии Wenyingzhuangia fucanilytica CZ1127^Т. Установленные различия в значимых характеристиках этих ферментов дают новые знания об особенностях фуканаз, принадлежащих семейству GH107.

Кратко обсуждаются основные достижения в исследовании строения тритерпеновых гликозидов и стеринов голотурий в Тихоокеанском институте биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН в период с 2019 г. по настоящее время, главным из которых является выделение и установление структуры более 80 новых тритерпеновых гликозидов из тихоокеанских голотурий, причем ряд из них обладает уникальными структурными чертами.

В обзоре кратко описаны исследования, проводившиеся в течение последних 40 лет в лаборатории химии пептидов Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН (ЛХП ТИБОХ ДВО РАН) в сотрудничестве с российскими и зарубежными коллегами. Обсуждаются результаты поиска, идентификации и изучения структуры, биологической активности и механизмов взаимодействия с биологическими мишенями пептидов и полипептидов, продуцируемых тропической морской анемоной Heteractis crispa (=Heteractis magnifica, ранее Radianthus macrodactylus). Одним из основных достижений лаборатории за прошедшие годы является открытие нового структурного типа 2 нейротоксинов, а именно шести токсинов, которые в первое десятилетие зарубежных исследований (70–80-е годы прошлого столетия) не были идентифицированы среди представителей так называемых длинных анемонотоксинов, и среди них – первого, ранее неизвестного, двухцепочечного нейротоксина. Кроме того, установлено наличие нескольких мультигенных семейств, экспрессирующих a-пороформирующие токсины (актинопорины), ингибиторы сериновых протеаз (пептиды Кунитц-типа) и APETx-подобные пептиды, образующих комбинаторные библиотеки, насчитывающие по нескольку десятков высокогомологичных представителей семейства. Методами in silico (гомологичное моделирование, аланиновый мутагенез, полноатомная молекулярно-динамическая (МД) симуляция) впервые предсказаны пространственные структуры исследуемых пептидов и комплексов с биологическими мишенями, проведен анализ их структурно-функциональных взаимоотношений. Это явилось основой для дальнейшего получения на базе комбинаторных библиотек рекомбинантных и мутантных аналогов с целью проведения электрофизиологических исследований механизмов их молекулярного взаимодействия с мишенями, а также определения фармакологического потенциала. В обзоре кратко представлены наиболее важные результаты последних лет, связанные с открытием у ряда исследуемых пептидов анальгетической, противовоспалительной и противоопухолевой активности.

Основное научное направление лаборатории биоиспытаний и механизма действия биологически активных веществ Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН – изучение биологической активности природных и синтетических соединений. В обзоре кратко рассматриваются основные достижения лаборатории за последние пять лет.

Представлены результаты исследований капсульных полисахаридов и липополисахаридов морских грамотрицательных бактерий, принадлежащих к родам Pseudoalteromonas, Idiomarina, Marinicella, Halomonas, Cobetia, Poseidonocella, Psychrobacter, Devosia, Echinicola и Cellulophaga.

Описан новый обобщенный подход к выполнению подводных контактных (технологических) операций в полностью автоматическом режиме с помощью автономных необитаемых подводных аппаратов, оснащенных многозвенными манипуляторами. Данный подход предполагает использование специального корпуса подводного аппарата, обеспечивающего его высокую мобильность и удобное управление по всем шести степеням свободы, а также пассивную стабилизацию по вертикали при выполнении контактных операций с помощью шестистепенного манипулятора. Предложенный новый метод идентификации присоединяемых к движущимся звеньям манипулятора масс и моментов инерции жидкости, а также коэффициентов вязкого трения позволяет определить внешние моменты в сочленениях манипулятора, обеспечивающие точное силовое воздействие его рабочего инструмента на объекты работ. Поддержание этого заданного воздействия обеспечивается специальной системой стабилизации положения и ориентации аппарата в заданной точке пространства, а также текущими тягами его движителей с учетом фактической конфигурации манипулятора. Предлагаемые методы, а также синтезированные на их основе устройства и системы с элементами искусственного интеллекта частично уже апробированы на наземных и подводных робототехнических комплексах, что гарантирует их успешное использование при создании манипуляционных автономных подводных аппаратов нового поколения.