ЛУКЬЯНОВ СЕРГЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ 

Доктор биологических наук, академик РАН

Научный руководитель НИИ биомедицинских технологий НижГМА

+7(831) 465-56-72

e-mail: luk@ibch.ru

  НАУЧНАЯ БИОГРАФИЯ

Место получения высшего образования – Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет, специальность «физиология»

Год окончания ВУЗа – 1985 г.

Ученая степень – доктор биологических наук, 2000 г.

Звание – академик РАН, 2012 г.

Должность – проректор по критическим биомедицинским технологиям Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н. И. Пирогова, зам. директора по науке ИБХ им. М.М.Шемякина и Ю.А. Овчинникова, научный руководитель НИИ БМТ НижГМА

Тема докторской диссертации – «Селективная супрессия полимеразной цепной реакции – новый подход к анализу структуры и экспрессии сложных геномов».

 

ОБЛАСТЬ НАУЧНЫХ ИНТЕРЕСОВ

  • генная инженерия
  • анализ структуры и функции геномов эукариот
  • флуоресцентные белки

НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

  • разработан ряд новых высокоэффективных молекулярно-генетических методов, которые сегодня широко используются в российских и зарубежных лабораториях и коммерческих компаниях

  • разработаны технологии подготовки образцов геномной ДНК и кДНК для высокопроизводительного секвенирования (нормализация геномной ДНК эукариот и образцов полноразмерной кДНК, деплеция избытка рибосомальной и транспортной РНК из образцов эукариотической и прокариотической РНК и т.д.), метод качественной и количественной оценки разнообразия Т-клеточных рецепторов, технология выявления редких мутаций на фоне избытка нормальной ДНК

  • поиск, исследование и разработка методов использования флуоресцентных белков – гомологов зеленого флуоресцентного белка GFP (открытие GFP-подобных флуоресцентных белков разных цветов в коралловых полипах, медузах и ракообразных, открытие GFP-подобных окрашенных белков, получение флуоресцентных белков с испусканием в дальне-красной области, открытие нового типа хромофора у некоторых белков данного семейства, открытие фотоактивируемых флуоресцентных белков, создание фототоксичного флуоресцентного белка и сенсора перекиси водорода, открытие способности зеленых флуоресцентных белков функционировать в качестве светоиндуцируемых доноров электронов при взаимодействии с редокс-активными кофакторами и белками)

 

НАУЧНЫЙ СТАТУС 

Научные работы лаборатории под руководством С.А. Лукьянова по открытию флуоресцентных белков коралловых полипов, созданию технологии фотоактивируемых флуоресцентных белков, а также создание генетически кодируемого фотосенсибилизатора были отмечены в числе главных достижений Российской Академии Наук в области физико-химической биологии за 1999, 2003 и 2005 гг., соответственно.

Автор более 160 научных работ в отечественных и зарубежных журналах. Автор более 30 российских и зарубежных патентов.

Индекс Хирша (на 2013 г.) - 46; индекс цитирования - 7705 (Scopus).

Под научным руководством С.А. Лукьянова защищены 13 кандидатских диссертаций, в качестве научного консультанта - 2 докторские диссертации.

Является членом Совета при Президенте Российской Федерации по науке и образованию, членом бюро Российского фонда фундаментальных исследований, участвует в работе редколлегий журналов Биоорганическая химия (заместитель главного редактора) и NewScientist

ГРАНТЫ И ПРОЕКТЫ

Гранты Правительства Российской Федерации для поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых:

договор №11.G34.31.0017 от 24 ноября 2010 г. «Флуоресцентные белки: новые подходы к изучению механизмов физиологических и патологических процессов в живых системах» с дополнительным соглашением №2 от 1 марта 2013 г. «Биоимиджинг и молекулярное профилирование опухолевых клеток человека in vitro и in vivo» (2010-2014 гг., руководитель).

Грант Президента Российской Федерации «Ведущие научные школы»:

НШ-1674.2012.4 «Структурный, функциональный и эволюционный анализ цис-регуляторных систем геномов про- и эукариот, включая человека. Развитие методических основ анализа и приложение его результатов в медицине и биотехнологии» (2012-2013 гг., исполнитель).

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

  • Открыт эффект супрессии полимеразной цепной реакции. На его основе разработан ряд новых молекулярно-генетических методов, таких как высокоэффективная селективная вычитающая гибридизация (SSH, selective subtractive hybridization), метод получения библиотек кДНК из малых количеств биологического материала, метод быстрой амплификации концов кДНК «Step-OutRACE» и т.д.

  • из коралловых полипов класса Anthozoa клонированы гены новых флуоресцентных белков, гомологичные зеленому флуоресцентному белку (GFP). Новые флуоресцентные белки обладают разными цветами флуоресценции, от сине-зеленого до красного. Благодаря разнообразию цветов, они являются удобными маркерами генной экспрессии, белок-белковых взаимодействий и клеточных процессов, позволяющими проводить многоцветное мечение.

  • Охарактеризована группа GFP-подобных не флуоресцентных белков, определяющих окраску многих коралловых полипов. Разработан метод получения на основе хромопротеинов новых флуоресцентных белков с эмиссией в дальне-красной области спектра (от 615 до 650 нм).

  • Методами направленной молекулярной эволюции получены улучшенные флуоресцентные белки, адаптированные к практическому применению. В частности, были получены красные и дальне-красные флуоресцентные белки, превосходящие по яркости все известные аналогичные флуоресцентные белки, разработанные в других лабораториях мира. Яркие дальне-красные флуоресцентные белки открывают новые перспективы флуоресцентного мечения лабораторных животных на уровне целых организмов.

  • Создана панель фотоактивируемых флуоресцентных белков с различным типом светоиндуцируемых спектральных переходов: нефлуоресцентный-->красный (KFP1), голубой-->зеленый (PS-CFP) и зеленый-->красный (Dendra). Продемонстрирована применимость KFP1, PS-CFP и Dendra для прицельного фотомечения клеток, внутриклеточных органелл и белков и последующего слежение за их перемещениями, а также для мониторинга деградации целевых белков на уровне отдельных клеток в реальном времени с помощью флуоресцентной и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии.

  • Показано, что зеленые флуоресцентные белки могут выступать в качестве свето-индуцируемых доноров электронов в фотохимических реакциях с внутриклеточными окислителями (акцепторами электронов). Это открытие изменяет общепринятые представления о флуоресцентных белках как о пассивных пигментах и позволяет предположить, что биологические функции зеленых флуоресцентных белков могут быть связаны с фотоиндуцированной передачей электронов.

  • Создан первый генетически кодируемый фотосенсибилизатор – фототоксичный красный флуоресцентный белок, названный KillerRed, который может быть использован для прицельного свето-индуцированного уничтожения клеток и белков.

  • Создан первый генетически кодируемый флуоресцентный сенсор перекиси водорода. Сенсор, названный HyPer, обладает очень высокой специфичностью и чувствительностью и может быть использован для детекции в различных компартментах живых клеток перекиси водорода, которая является важным регулятором многих биологических процессов.

  • Описан новый фермент – нуклеаза DSN (от ‘duplex-specificnuclease’), специфически расщепляющая двуцепочечную ДНК. До настоящего времени ферментов, специфических к двуцепочечной ДНК и неактивных по отношению к одноцепочечной ДНК, клонировано не было. На основе уникальных свойств ДСН создана группа методов подготовки ДНК для клонирования библиотек и массированного секвенирования (нормализации, деплеция ДНК).

  • Разработан новый уникальный подход для качественной и количественной оценки разнообразия Т-клеточных рецепторов. Проведенное исследование изменений Т-клеточного репертуара после трансплантации стволовых клеток крови позволило впервые объяснить механизмы, лежащие в основе излечения аутоиммунных заболеваний с помощью аутологичной трансплантации стволовых клеток крови.

 

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Читает курсы лекций по теме «Биоинженерия» на кафедре молекулярной биологии Биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (с 2009 г.) и в Нижегородской государственной медицинской академии (с 2010 г.).

ПРЕМИИ И ЗАСЛУГИ

  • лауреат международной премии по нанотехнологиям Rusnanoprize (2012 г.)

  • премия Президиума РАН им. академика Ю.А. Овчинникова за выдающиеся работы в области физико-химической биологии и биотехнологии (2006 г.)

  • премии Международной академической издательской компании “Наука” за лучшую публикацию в издаваемых ею журналах (1996, 1999, 2004 гг.)

ИЗБРАННЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

Dmitry S. Bilan, Luke Pase, Linda Joosen, Andrey Yu. Gorokhovatsky, Yulia G. Ermakova, Theodorus W. J. Gadella, Clemens Grabher, Carsten Schultz, Sergey Lukyanov, and Vsevolod V. Belousov. (2013). HyPer-3: a genetically encoded Н2О2 probe with improved performance for ratiometric and fluorescence lifetime imaging. ACS Chemical Biology 8(3), 535-542. (IF 6.446)

Mishina NM, Bogeski I, Bolotin DA, Hoth M, Niemeyer BA, Schultz C, Zagaynova EV, Lukyanov S,Belousov VV. (2012). Can we see PIP(3) and Hydrogen Peroxide with a single probe?Antioxid. Redox Signa l17(3), 505-512. (IF 8.456) PubMed

Sergei Pletnev, NadyaV.Pletneva, Ekaterina A. Souslova, Dmitry M. Chudakov, Sergey Lukyanov, Alexander Wlodawer, Zbigniew Dauter and Vladimir Pletnev. (2012). Structural basis for bathochromic shift of fluorescence in far-red fluorescent proteinseqFP650 and eqFP670. ActaCrystallographica Section D Biological Crystallography D68, 1088–1097. (IF 12.619)  PubMed 

Shemiakina I.I., Ermakova G.V., Cranfill P.J., Baird M.A., Evans R.A., Souslova E.A., Staroverov D.B., Gorokhovatsky A.Y., Putintseva E.V., Gorodnicheva T.V., Chepurnykh T.V., Strukova L., Lukyanov S., Zaraisky A.G., Davidson M.W., Chudakov D.M., Shcherbo D. (2012). A monomeric red fluorescent protein with low cytotoxicity. Nature Communications 3, 1204. (IF 7.396)  Ссылка

Mishina N, Tyurin-Kuzmin P, Markvicheva K, Vorotnikov A, Tkachuk V, Laketa V, Schultz C, Lukyanov S, Belousov V. (2011) Does cellular hydrogen peroxide diffuse or act locally? Antioxid. Redox Signal14,1-7. (IF 8.456) PubMed

E.O. Serebrovskaya, T.V. Gorodnicheva, G.V. Ermakova, E.A. Solovieva, G.V. Sharonov, E.V. Zagaynova, D.M. Chudakov, S.A. Lukyanov, A.G. Zaraisky, K.A. Lukyanov. (2011). Light-induced blockage of cell division with a chromatin-targeted phototoxic fluorescent protein. Biochem. J. 435, 65–71. (IF 4.897)  PubMed

Q. Wang, L.J. Byrnes, B. Shui, U.F. Rohrig, A. Singh, D.M. Chudakov, S. Lukyanov,W.R. Zipfel, M.I. Kotlikoff, H.Sondermann. (2011). Molecular Mechanism of a Green-Shifted, pH-Dependent Red Fluorescent Protein mKate Variant. PLoS ONE 6 (8), e23513, 1-12. (IF 4.411)  PubMed

Mamedov IZ, Britanova OV, BolotinDA, ChkalinaAV, StaroverovDB, ZvyaginIV, KotlobayAA, TurchaninovaMA, FedorenkoDA, NovikAA, SharonovGV, LukyanovS, ChudakovDM, LebedevYB. Quantitative tracking of T cell clones after haematopoietic stem cell transplantation.EMBO Mol Med. 2011 Apr;3(4) — P.201-207.(IF 7.795)  PubMed

Chudakov DM, Matz MV, Lukyanov S, Lukyanov KA.Fluorescent proteins and their applications in imaging living cells and tissues. Physiol Rev. 2010 Jul;90(3). P.1103-63. (IF 30.174)  PubMed

Bogdanov A.M., Bogdanova E.A., Chudakov D.M., Gorodnicheva T.V., Lukyanov S.,Lukyanov K.A. (2009). Cell culture medium affects GFP photostability: a solution. Nat. Methods 6 (12), 859–60. (IF 23.565)  Ссылка

Bogdanov A.M., Mishin A.S., Yampolsky I.V., Belousov V.V., Chudakov D.M., Subach F.V., Verkhusha V.V., Lukyanov S.,Lukyanov K.A. (2009). Green fluorescent proteins are light-induced electron donors. Nat. Chem. Biol. (5), 459–461.(IF 12.948)  Ссылка 

Shcherbo D., Murphy C.S., Ermakova G.V., Solovieva E.A., Chepurnykh T.V., Shcheglov A.S., Verkhusha V.V., Pletnev V.Z., Hazelwood K.L., Roche P.M., Lukyanov S.,Zaraisky A.G., Davidson M.W., Chudakov D.M. (2009). Far-red fluorescent tags for protein imaging in living tissues. Biochem. J. 418 (3), 567–74.(IF 4.897)  PubMed

Shcherbo D., Merzlyak E.M., Chepurnykh T.V., Fradkov A.F., Ermakova G.V., Solovieva E.A., Lukyanov K.A., Bogdanova E.A., Zaraisky A.G., Lukyanov S.,Chudakov D.M. (2007). Bright far-red fluorescent protein for whole-body imaging. Nat. Methods 4 (9), 741–6. (IF 23.565) PubMed

Merzlyak E.M., Goedhart J., Shcherbo D., Bulina M.E., Shcheglov A.S., Fradkov A.F., Gaintzeva A., Lukyanov K.A., Lukyanov S., Gadella T.W., Chudakov D.M. (2007). Bright monomeric red fluorescent protein with an extended fluorescence lifetime. Nat. Methods 4 (7), 555–7. (IF 23.565)  PubMed

Belousov V.V., Fradkov A.F., Lukyanov K.A., Staroverov D.B., Shakhbazov K.S., Terskikh A.V., Lukyanov S. (2006). Genetically encoded fluorescent indicator for intracellular hydrogen peroxide. Nat. Methods 3 (4), 281–6. (IF 23.565)  PubMed 

Gurskaya N.G., Verkhusha V.V., Shcheglov A.S., Staroverov D.B., Chepurnykh T.V., Fradkov A.F., Lukyanov S., Lukyanov K.A. (2006). Engineering of a monomeric green-to-red photoactivatable fluorescent protein induced by blue light. Nat. Biotechnol. 24 (4), 461–5. (IF 32.438)  PubMed

Bulina M.E., Lukyanov K.A., Britanova O.V., Onichtchouk D., Lukyanov S.,Chudakov D.M. (2006). Chromophore-assisted light inactivation (CALI) using the phototoxic fluorescent protein KillerRed. Nat.Protoc. 1 (2), 947–53. (IF 7.960)  PubMed

Bulina M.E., Chudakov D.M., Britanova O.V., Yanushevich Y.G., Staroverov D.B., Chepurnykh T.V., Merzlyak E.M., Shkrob M.A., Lukyanov S., Lukyanov K.A. (2006). A genetically encoded photosensitizer. Nat. Biotechnol. 24 (1), 95–9. (IF 32.438)  PubMed

Shkrob M.A., Yanushevich Y.G., Chudakov D.M., Gurskaya N.G., Labas Y.A., Poponov S.Y., Mudrik N.N., Lukyanov S., Lukyanov K.A. (2005). Far-red fluorescent proteins evolved from a blue chromoprotein from Actinia equina. Biochem. J. 392 (Pt 3), 649–54. (IF 4.654)  PubMed

Chudakov D.M., Lukyanov S., Lukyanov K.A. (2005). Fluorescent proteins as a toolkit for in vivo imaging. Trends Biotechnol. 23 (12), 605–13. (IF 9.660)  PubMed 

LukyanovK.A., ChudakovD.M., Lukyanov S.,VerkhushaV.V. (2005). Innovation: Photoactivatable fluorescent proteins. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6 (11), 885–91. (IF 37.162)  PubMed

Chudakov D.M., Verkhusha V.V., Staroverov D.B., Souslova E.A., Lukyanov S.,Lukyanov K.A. (2004). Photoswitchable cyan fluorescent protein for protein tracking. Nat. Biotechnol. 22 (11), 1435–9. (IF 32.438)  PubMed

Chudakov D.M., Belousov V.V., Zaraisky A.G., Novoselov V.V., Staroverov D.B., Zorov D.B., Lukyanov S., Lukyanov K.A. (2003). Kindling fluorescent proteins for precise in vivo photolabeling. Nat. Biotechnol. 21 (2), 191–4. (IF 32.438)  PubMed

Shagin D.A., Rebrikov D.V., Kozhemyako V.B., Altshuler I.M., Shcheglov A.S., Zhulidov P.A., Bogdanova E.A., Staroverov D.B., Rasskazov V.A., Lukyanov S. (2002). A novel method for SNP detection using a new duplex-specific nuclease from crab hepatopancreas. Genome Res. 12 (12), 1935–42. (IF 13.608)  PubMed

Terskikh A., Fradkov A., Ermakova G., Zaraisky A., Tan P., Kajava A.V., Zhao X., Lukyanov S., Matz M., Kim S., Weissman I., Siebert P. (2000). "Fluorescent timer": protein that changes color with time. Science 290 (5496), 1585–8. (IF 31.027)  PubMed

Matz M.V., Fradkov A.F., Labas Y.A., Savitsky A.P., Zaraisky A.G., Markelov M.L., Lukyanov S.A. (1999). Fluorescent proteins from nonbioluminescentAnthozoa species. Nat. Biotechnol. 17 (10), 969–73. (IF 32.438) PubMed

Akopyans N.S., Fradkov A.F., Diatchenko L.B., Siebert P.D., Lukyanov S.A., Sverdlov E.D., Berg D.E. PCR-based subtractive hybridization and differences in gene content among strains of Helicobacter pylori. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 1998, V. 95, 13108-13113. (IF 9.737)  PubMed

Diatchenko L, Lau YF, Campbell AP, Chenchik A, Moqadam F, Huang B, Lukyanov S, Lukyanov K, Gurskaya N, Sverdlov ED, Siebert PD. Suppression subtractive hybridization: a method for generating differentially regulated or tissue-specific cDNA probes and libraries. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 1996, V. 93, 6025-6030. (IF 9.737)  PubMed