!	Это архивная версия сайта кафедры биофизики от 2020 года. Актуальный сайт доступен по адресу https://www.biophys.msu.ru/.

Сектор фотобиологии и биофотоники

Комнаты 208, 210, 211, 303, тел. 939-11-07, 939-48-45

• О группе
• Научная работа
• Учебная работа
• Публикации

Сотрудники

Пащенко Владимир Захарович
доктор физико-математических наук, профессор, заведующий сектором

Горохов Владимир Викторович
старший научный сотрудник

Корватовский Борис Николаевич
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Чурин Анатолий Александрович
кандидат физико-математических, научный сотрудник

Максимов Евгений Георгиевич - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник

Клементьев Константин Евгеньевич - научный сотрудник

Гвоздев Даниил Александрович – научный сотрудник

Цораев Георгий Витальевич - научный сотрудник

О группе

Научная работа сектора фотобиологии и биофотоники связана с изучением механизмов трансформации энергии в естественных нанобиоструктурах. Проводятся исследования фотопреобразующих белково-пигментных комплексов в высокоэффективных процессах внутри- и межбелкового транспорта электронов и протонов. Проводятся исследования роли конформационной лабильности фотосинтетического аппарата в его функционировании на всех этапах преобразования световой энергии. Исследования имеют фундаментальное значение для развития теории электронно-конформационных взаимодействий и проблем биокатализа в целом, открывают перспективы биотехнологического применения многокомпонентных ансамблей на основе фотопреобразующих белково-пигментных комплексов.

Основные направления научной работы

• Государственная программа № АААА-А16-116021660035-3 “Молекулярно-кинетические механизмы регуляции в биологических, в том числе фотоэлектрических и фотоинформационных системах”.
• Принципы создания гибридных мезоскопических комплексов на основе неорганических наноструктур, природных пигмент-белковых комплексов и органических красителей.

Конкретные задачи, решаемые в рамках фундаментальных направлений исследований

• Гибридные фотопреобразователи на основе квантовых точек и фотосинтетических нативных пигмент-белковых комплексов.
• Гибридные фотосенсибилизаторы из квантовых точек и фталоцианинов для противомикробной и фотодинамической терапии.
• Механизмы регуляции нефотохимического тушения флуоресценции фикобилисом цианобактерий.
• Влияние ионизирующего излучения на структурно-функциональные характеристики фотосинтетических мембран.
• Изучение конформационной подвижности фотоактивных белков, а также белок-белковых и белок-лигандных взаимодействий в пигмент-белковых комплексах фотосинтезирующих организмов.

Методы исследований

Для исследования процессов преобразования энергии в нативных и гибридных фотосинтетических структурах в рамках предлагаемого проекта используется ряд современных оптических методов. В распоряжении научной группы имеются как традиционные приборы для регистрации спектров поглощения и флуоресценции (Horiba, Perkin Elmer, Hitachi, Ocean Optics), так и построенная нами на базе системы однофотонного счета SimpleTau-140, Becker & Hickl,  ФРГ уникальная установка для одновременной регистрации мгновенных спектров флуоресценции. Такая техника позволяет исследовать системы типа донор – акцептор энергии (тушитель), количественно определять параметры тушения и устанавливать механизм тушения флуоресценции (динамическое или статическое), поскольку в результате каждого измерения определяется интенсивность и время жизни флуоресценции. Технические характеристики используемой установки позволяют одновременно регистрировать флуоресценцию донора и акцептора энергии, что дает возможность оценивать не только параметры тушения донора, но и вычислять коэффициент усиления флуоресценции акцептора. Трехмерные профили кинетик затухания флуоресценции (интенсивность, длина волны, время), одновременно регистрируемые прибором, дают возможность применять метод глобального анализа процессов донорно-акцепторных взаимодействий, что позволяет получать важную информацию об эффективности такого рода парных взаимодействий, представляя результаты в виде графических данных (Decay Associated Spectra).

Для исследования роли конформационной подвижности в процессах миграции энергии в нативных и гибридных фотосинтетических комплексах изучается влияние на эти процессы таких параметров, как рН среды, ионная сила и температура.

Для оптимизации условий формирования гибридных систем с искусственными светособирающими комплексами исследуются зависимости эффективности миграции энергии и коэффициента усиления флуоресценции акцептора от:

• отношения молярных концентраций акцептора (поликатионные/анионные)   фталоцианины цинка и алюминия, фикоцианин, аллофикоцианин, реакционные центры пурпурных бактерий) и донора энергии (квантовые точки с ядрами из CdTe и CdSeZnS)
• температуры (от 77 до 300 К)
• ионной силы растворителя
• длины волны возбуждающего света и плотности потока фотонов
• рН  среды
• состава и размера ядра квантовой точки

Научные контакты

Сотрудничество с Техническим университетом г. Берлин (Германия), группа профессора Т. Фридриха в рамках гранта BMBF  (Germany) No  01DJ15007 «Excitation  energy and electron transfer in hybrid systems of nanocrystals and pigment-protein complexes».

Ключевые слова

ГРНТИ: 34.17.09	Фотофизические и фотохимические процессы в биологии
УДК: 577.32	Молекулярная биофизика
УДК: 577.33	Квантовая биохимия. Квантовые явления в биологических системах
УДК: 577.34	Фотохимия биологических систем. Радиационная биофизика. Первичные (физико-химические) фотобиологические и радиобиологические процессы
УДК: 577.355	Биофизика фотосинтеза
УДК: 544.22	Фотохимия
УДК: 577.345	Фотофизические процессы в биологических системах
PACS:78.47.J-	Сверхбыстрая спектроскопия конденсированного состояния
PACS:82.39.Jn	Перенос зарядов в биологических системах
PACS:82.20.Gk	Электронные неадиабатические реакции
PACS:82.20.Wt	Компьютерное моделирование
PACS:82.20.Xr	Квантовые эффекты в теории констант скоростей
PACS:82.20.Yn	Эффекты растворителя в реакциях
PACS:82.30.Rs	Водородные связи
PACS:82.53.-k	Фемтохимия
PACS:81.07.Nb	Молекулярные наноструктуры
PACS:81.07.Ta	Квантовые точки

Учебная работа

• Механизмы трансформации энергии света в фотосинтетических процессах.  (Пащенко В.З, лекции, 314 часов)
• Малый практикум по биофизике для студентов 3 курса биологического факультета МГУ.  (Максимов Е.Г., практические занятия, 100 часов)
• Практикум по нанобиотехнологиям для студентов 4 курса кафедры биофизики МГУ.  (Максимов Е.Г., лабораторные занятия, 50 часов)
• Практикум “Основы пикосекундной лазерной флуорометрии биологических объектов” для студентов 3 курса кафедры биофизики  (Корватовский Б.Н., 50 часов)
• Практикум “Пикосекундная лазерная флуорометрия биологических  и модельных объектов” для студентов 4 курса кафедры биофизики  (Корватовский Б.Н., 80 часов)
• Большой практикум по биофизике (Цораев Г.В., практические занятия, 80 часов)
• Летняя учебная практика по сравнительной иммунологии (Цораев Г.В., практические занятия, 140 часов)

Студенты и аспиранты

• Огнев В.Ю., бакалавр (2016). "Изучение воздействия на цианобактерии гипомагнитных условий и ионизирующего излучения из 120-сантиметрового циклотрона"

  Научные руководители: Спасский А.В., Клементьев К.Е.

Избранные публикации (2012 - 1016)

2016 The purple Trp288Ala mutant of Synechocystis OCP persistently quenches phycobilisome fluorescence and tightly interacts with FRP. Sluchanko N. N., Klementiev K. E., Shirshin, E.A., Tsoraev G. V., Friedrich T.,  Maksimov E. G., Biochim Biophys Acta 1858(1): 1-11.

 

2016 A comparative study of three signaling forms of the Orange Carotenoid Protein.

Maksimov E.G., Moldenhauer M., Shirshin E.A., Parshina E.A., Sluchanko N.N., Klementiev K.E., Tsoraev G.V., Tavraz N.N., Willoweit M., Schmitt F.J.,Breitenbach J., Sandmann G., Paschenko V.Z., Friedrich T., Rubin A.B., Photosynthesis Research, издательство Kluwer Academic Publishers (Netherlands), с. 389-401.

 

2016 Purple bacterial photosynthetic reaction centers and quantum-dot hybrid-assemblies in lecithin liposomes and thin films Lukashev Eugeny P., Knox Petr P., Gorokhov Vladimir V., Grishanova Nadezda P., Seifullina Nuranija Kh, Maria Krikunova, Heiko Lokstein, Paschenko Vladimir Z.,  Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 164, с. 73-82.

 

2016 The efficiency of non-photochemical fluorescence quenching by cation radicals in photosystem II reaction centers. Paschenko V.Z., Churin A.A., Gorokhov V.V., Grishanova N.P., Korvatovskii B.N., Maksimov E.G., Mamedov M.D., Photosynthesis Research, издательство Kluwer Academic Publishers (Netherlands), с. 1-9

 

2015 Features of temporal behavior of fluorescence recovery in Synechocystis sp. PCC6803.

Maksimov E.G., Klementiev K.E., Shirshin E.A., Tsoraev G.V., Elanskaya I.V., Paschenko V.Z., Photosynthesis Research, издательство Kluwer Academic Publishers (Netherlands), том 125, № 1-2, с. 167-178.

 

2015 Modeling of the redox state dynamics in photosystem II of Chlorella pyrenoidosa Chick cells and leaves of spinach and Arabidopsis thaliana from single flash-induced fluorescence quantum yield chages on the 100 ns - 10 s time scale. Belyaeva N.E., Schmitt F.J., Paschenko V.Z., Riznichenko G.Yu, Rubin A.B., Photosynthesis Research, издательство Kluwer Academic Publishers (Netherlands), том 125, № 1-2, с. 123-140.

 

2015 The Signaling State of Orange Carotenoid Protein. Maksimov Eugene G., Shirshin Evgeny A., Sluchanko Nikolai N., Zlenko Dmitry V., Parshina Evgenia Y., Tsoraev Georgy V., Klementiev Konstantin E.,Budylin Gleb S., Franz-Josef Schmitt, Thomas Friedrich, Fadeev Victor V., Paschenko Vladimir Z., Rubin Andrew B.,

Biophysical Journal, издательство Biophysical Society (United States), том 109, № 3, с. 595-607.

 

2015 Гибридные структуры их поликатионных фталоцианинов алюминия и квантовых точек. Максимов Е.Г., Гвоздев Д.А., Страховская М.Г., Пащенко В.З.,

Биохимия, издательство Наука (М.), том 80, № 3, с. 389-398.

 

2014 Fluorescence quenching in the lichen Peltigera aphthosa due to desiccation.

Maksimov E.G., Schmitt F.J., Tsoraev G.V., Ryabova A.V., Friedrich T., Paschenko V.Z.,

Plant Physiology and Biochemistry, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 81, с. 67-73.

 

2014 Model based analysis of transient fluorescence yield induced by actinic laser flashes in spinach leaves and cells of green alga Chlorella pyrenoidosa Chick.

Belyaeva N.E., Schmitt F.J., Paschenko V.Z., Riznichenko G.Yu, Rubin A.B., Renger G.,

Plant Physiology and Biochemistry, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 77, с. 49-59 

 

2014 The time course of non-photochemical quenching in phycobilisomes of Synechocystis sp. PCC6803 as revealed by picosecond time-resolved fluorimetry.

Maksimov E., F-J Schmitt, Shirshin E., Svirin M., Elanskaya I., Friedrich T., Fadeev V., Paschenko V., Rubin A.,

Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 1837, № 9, с. 1540-1547.

 

2014 Свойства гибридных комплексов фотосинтетических реакционных центров бактерий Rhodobacter sphaeroides и квантовых точек в составе лецитиновых липосом.

Загидуллин В.Э., Лукашев Е.П., Нокс П.П., Сейфуллина Н.Х., Соколова О.С., Печникова Е.В., Локштайн Х., Пащенко В.З., Биохимия, издательство Наука (М.), том 79, № 11, с. 1452-1463.

 

2013 Anomalous temperature dependence of the fluorescence lifetime of phycobiliproteins.

Maksimov E.G., F-J Schmitt, Hatti P., Klementiev K.E., Paschenko V.Z., Renger G., Rubin A.B., Laser Physics Letters, издательство Wiley - VCH Verlag GmbH & CO. KGaA (Germany), том 10, № 5, с. 055602.

 

2013 Cooperative effects in quenching of CdSe/ZnS-PEGOH quantum dot luminescence by water soluble porphyrins. Borissevitch I.E., Parra G.G., Zagidullin V.E., Lukashev E.P., Paschenko V.Z., Knox P.P., Rubin A.B.,  Journal of Luminescence, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 134, с. 83-87.

 

2013 Fluorescence quenching of the phycobilisome terminal emitter LCM from the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 detected in vivo and in vitro.

Stadnichuk I.N., Yanyushin M.F., BernГЎt G., Zlenko D.V., Krasilnikov P.M., Lukashev E.P., Maksimov E.G., Paschenko V.Z.,  Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 125, с. 137-145.

 

2013 Фотофизические свойства гибридных комплексов из квантовых точек и реакционных центров пурпурных фотосинтетических бактерий Rhodobacter sphaeroides, адсорбированных на кристаллических мезопористых пленках TiO2.

Максимов Е.Г., Лукашев Е.П., Сейфуллина Н.Х., Низова Г.В., Пащенко В.З., Российские нанотехнологии, издательство Парк-медиа (М.), том 8, № 7-8, с. 11-17

 

2012 Site of non-photochemical quenching of the phycobilisome by orange carotenoid protein in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803.

Stadnichuk Igor N., Yanyushin Mikhail F., Maksimov Evgeni G., Lukashev Evgeni P., Zharmukhamedov Sergei K., Elanskaya Irina V., Paschenko Vladimir Z., Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 1817, с. 1436-1445.

 

2012 The rate of Qx→Qy relaxation in bacteriochlorophylls of reaction centers from Rhodobacter sphaeroides determined by kinetics of the ultrafast carotenoid bandshift. Biochimica et Biophysica Acta/Bioenergetics

Пащенко В.З., Горохов В.В., Корватовский Б.Н., Бочаров Е.А., Нокс П.П., Саркисов О.М., Тайс К., Айхлер Г.Й., Ренгер Г., Рубин А.Б., Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 1817, № 8, с. 1399-1406.

 

2012 Перенос энергии возбуждения в ковалентно связанных гетеродимерах порфиринов. Оптика и Спектроскопия. Пащенко В.З., Коновалова Н.В., Багдашкин А.Л., Горохов В.В., Тусов В.Б., Южаков В.И.,  Оптика и спектроскопия, том 112, № 4, с. 568-577.