Научные основы создания Национального банка-депозитария живых системНИР

Scientific basis of the national biobank - depository of the living systems

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Научные основы создания Национального банка-депозитария живых систем
Результаты этапа: - Оценка таксономического состава международных и национальных коллекций культур одноклеточных эукариот, выявление групп, слабо представленных или полностью отсутствующих в коллекциях, оценка мирового разнообразия и представленности в коллекциях низших грибов (хитридиевых) и амебоидных Holomycota (афелид и криптомикот) - Ревизия глобального филогенетического дерева одноклеточных эукариот на основе доступных молекулярно-генетических сведений из научной литературы и открытых электронных баз данных. - Получение оригинальных молекулярно-генетических данных по новым видам одноклеточных эукариот, депонирование живых культур для дальнейшего хранения и изучения. - Выделение геномного материала из представителей мохообразных избранных семейств с неустановленным филогенетическим положением. Амплификация спейсерных участков ядерной рДНК и их секвенирование у представителей этих семейств. Сбор образцов мохообразных в регионах Арктики и субарктики. Создание коллекции их ДНК. Секвенирование спейсеров рДНК и реконструкция филогении собранных мохообразных. Подбор участков геномов внутриклеточных органелл для отдельных таксонов мохообразных с целью штрих-кодирования - Параллельное секвенирование ампликонов вариабельных участков рДНК собранных ранее четырех образцов пикопланктона Белого моря для анализа метагенома сообщества. Сбор планктонных проб в акватории Белого моря для анализа ДНК, сопряженный с гидрохимическим анализом и определением численности различных групп организмов с помощью эпифлуоресцентной микроскопии. Метагеномный анализ пикопланктона Белого моря на основе секвенирования ампликонов вариабельных участков рДНК собранных образцов/ - Секвенирование митохондриальных генов цитохром-оксидазы 1 (COI) и цитохрома b (Cytb) моллюсков и иглокожих арктических и дальневосточных морей России. - Секвенирование ядерных генов внутренних транскрибируемых спейсеров рДНК (ITS1 и ITS2) и вариабельного участка гена 28S рРНК, заключенного между консервативными доменами d3 и d4 этого гена, моллюсков и иглокожих Арктических и Дальневосточных морей России. - Работа с коллекциями зонтичных растений (живые, карпологические и гербарные образцы) с целью выбора объектов исследования. Секвенирование геномов пластид трех видов растений сем. гречишных (Polygonaceae) - Создание коллекции препаратов ДНК исследуемых таксонов зонтичных растений. Оптимизация методики выделения пластидной ДНК. Аннотация геномов пластид трех видов растений сем. гречишных (Polygonaceae). - Выделение тотальной РНК из жаберной ткани нерки (сем. лососевые – Salmonidae), секвенирование транскриптома и начальные этапы сборки ядерного транскриптома. - Выделение образцов тотальной РНК из пресноводных и переходных форм нерки (сем. лососевые - Salmonidae). Секвенирование и сборка транскриптома нерки - Изучение дифференциальной активности генов в масштабах полного транскриптома при индуцированной дифференцировке мультипотентных стволовых клеток в различных направлениях. Определение списков наиболее вероятных генов – кандидатов на роль ключевых регуляторов дифференцировки в каждой из изучаемых моделей/ - Изучение дифференциальной экспрессии и эпигенетического статуса генов в моделях старения клеток, в условиях делящихся и стационарных клеточных культур и модулирующего влияния эпигенетических агентов и коротких пептидов на динамику старения. Изучение эпигенетических механизмов модулирующих эффектов эпигенетических агентов и коротких пептидов на старение клеток - Изучение влияния коротких биологически активных пептидов на экспрессию генов, кодирующих ключевые факторы клеточной дифференцировки в культурах клеток эндотелия пупочной вены (HUVEC) и карциномы поджелудочной железы человека (MIA PaCa-2). Идентификация группы генов, экспрессия которых изменяется в культурах клеток под действием коротких пептидов. Анализ возможных механизмов регуляции их экспрессии за счет прямого или опосредованного действия коротких пептидов, предложение моделей механизмов действия указанных пептидов. - Изучение влияния коротких пептидов на экспрессию генов, ассоциированных со старением и на действие эукариотических ДНК-метилтрасфераз (1,3) и РНК-полимеразы II in vitro. - Конструирование плазмид, кодирующих рекомбинантные Rpb1 с разной длиной CTD и специфическими тагами. Трансфекция и транзиентная экспрессия полученных конструкций в клетках эукариотических линий, анализ экспрессии рекомбинантных Rpb1. - Поиск и анализ биоинформационных ресурсов (программ и баз данных), позволяющих анализировать взаимодействия белков с белками, пептидами, нуклеиновыми кислотами. Анализ литературных данных и составление каталога белков, взаимодействуюих с CTD. Моделирование структуры белков и их комплексов с CTD. Анализ публикаций, поиск экспериментальных данных о связывании различных белков-партнеров с CTD РНКП2. Моделирование структуры 10 различных белков-партнеров CTD РНКП2, проведение для них молекулярно-динамических расчетов, определение наиболее вероятных конформаций - Выделение ДНК из костного материала и глубокое секвенирование генома вымершего животного, стеллеровой коровы - Сбор и описание коллекций образцов биологического материала людей и животных для выполнения проекта (включая научные экспедиции для сбора биологического материала в ряд регионов Сибири и Дальнего Востока). - Детальное исследование состава и структуры элементов будущего банка-депозитария. Анализ требований пользователей банка-депозитария к функциональным средствам веб- геоинформационной системы в части поиска, пространственного анализа и визуализации (картографирования) данных. Разработка методов поиска и визуализации пространственных данных, организация инфраструктуры пространственных данных. Исследование состава и структуры элементов будущего банка-депозитария, разработка подходов к интеграции геоинформационного блока в программные средства информационной поддержки банка- депозитария. - Анализ особенностей представления данных в базе данных банка-депозитария и разработка его пространственной составляющей, прототипов программных форм ее заполнения. Разработка вспомогательных средств поддержки функционирования геоинформационного блока депозитария (справочники территорий, картографическая основа). Разработка технического задания и прототипа веб-геоинформационной системы с модулями визуализации и поиска данных. - Выбор модели обобщенного молекулярного докинга, формулировка моделей белка и лиганда. Формулировка соотношения глобальной и локальной оптимизации в алгоритме обобщенного докинга. Разработка общих схем оптимизации функционалов на основе малоранговой крестовой интерполяции матриц - Развитие метода мультизарядового разложения больших плотных матриц с целью повышения эффективности его программной реализации для решения матричных уравнений континуальной модели растворителя. Расчет свободной энергии связывания – в мультигармоническом приближении с учетом колебаний атомов. Программная реализация выбранных наилучших для докинга полей: типизация атомов, расстановка потенциалов, в том числе зарядов атомов. Исследование и выявление причин расхождения расчетов и экспериментов. - Моделирование и анализ всех природных монопептидов (аминокислот, соединенных с С-конца с метиламином, а с N – конца – c ацетилом). Разработка аналитических методов. - Моделирование и анализ всех симметричных дипептидов вида ХХ и симметричных трипептидов вида ХУХ. Разработка методов компьютерной геометрии для анализа поверхностей потенциальной энергии. - Подготовка и перевод клинико-генетической базы данных исследования АТЕРОГЕН-ИВАНОВО в формат, пригодный для работы программ с использованием алгоритма байесовых сетей (БС). Разработка программ отбора наиболее значимых параметров пациентов на основе классической статистических методов с целью уменьшения числа таких параметров до нескольких тысяч. Разработка алгоритма и параллельной суперкомпьютерной программы локального поиска максимума функции качества работы байесовской сети (поиск максимума AUC) с наивной топологией при вариации количества узлов БС для сетей. - Построение байесовской сети и определение оптимального набора переменных с использованием алгоритма локального поиска максимума функции качества работы исследуемой сети с наивной топологией на основе клинико-генетической базы данных исследования АТЕРОГЕН-ИВАНОВО. Оптимизация построенной байесовской сети и выявление генетических маркеров и их комбинаций, ассоциированных с развитием атеросклероза и его осложнений. Тестирование качества прогнозирования найденной оптимальной сети. Анализ полученных результатов. Расширение банка-депозитария баз данных пациентов - Сбор исходной информации: анализ имеющихся в публичном доступе данных по трехмерным структурам белков и метаболическим путям, коммерчески доступной информации по атомным структурам низкомолекулярных кофакторов и их параметризации в различных силовых полях - Обобщение данных и выделение основных химически независимых структурных элементов основных биологически значимых кофакторов и субстратов - Реализация алгоритмов подготовки геномных данных к функциональной аннотации с помощью КОГов, разработка системы хранения и представления результатов, пригодной для сравнения полученных данных с информацией из других источников, в том числе со сделанными ранее аннотациями баз данных последовательностей меньшего объема - Оптимизация алгоритма выделения КОГов на основании проведенного анализа, дополнение результатов работы алгоритма новыми данными. Реализация альфа-версии программного обеспечения, позволяющего сравнивать множественные выравнивания (например, построенные по членам выделенных КОГов и по членам аннотированных другими способами семейств белков / белковых доменов) и оценивать количественно степень совпадения предсказаний - Развитие методов и алгоритмов максиминного тестирования точности персонального управления. Разработка метода построения тестирующих возмущений, основанного на модификации метода экстремального прицеливания Н.Н. Красовского - Разработка новых методов решения дифференциальной игры первого этапа в задаче тестирования качества управления. Завершение разработки упрощенных математических моделей информационных процессов в инерциальных механорецепторах вестибулярного аппарата. - Моделирование взаимодействия рибосомных антибиотиков с митохондриальными рибосомами человека методом молекулярного докинга на основе уже известных структур комплексов таких антибиотиков с бактериальными рибосомами. «Малые типы» Тип Kamptozoa. Будут проведены исследования представителей типа Kamptozoa, обитающих в Белом и Баренцевом морях с использованием как традиционных, так и молекулярно-генетических методов. На основании полученных ранее результатов будет завершена ревизия видового состава. Тип Phoronida. С применением методов молекулярной систематики и световой микроскопии планируется начать детальное описание строения личинки Phoronis australis, особо значимой для таксономических исследований. Тип Tardigrada. Планируется выполнить исследование пространственного распространения видов фауны России и сопредельных территорий. Тип Nematoda. Планируется изучение представителей типа Nematoda, обитающих в Белом море с целью выявления новых видов и родов. Планируется проведение сбора данных по нематодам шести гидротермальных сайтов северной половины Срединно-Атлантического хребта на глубинах 1200–1500 м, относящихся к отрядам Desmodorida (семейства Draconematidae, Desmodoridae, Microlaimidae), Chromadorida (семейства Cyatholaimidae, Chromadoridae), Enoplida (семейство Oncholaimidae), Monhysterida (семейство Monhysteridae), Plectida (семейство Leptolaimidae). Тип Annelida. В семействах Cossuridae и Orbiniidae планируется исследовать типовые экземпляры ранее описанных видов, хранящиеся в мировых коллекциях. В семействе Siboglinidae планируется исследовать морфологию и микроскопическую анатомию, получить молекулярно-генетические данные по родам Alaysia и Arcovestia. Предполагается молекулярно-генетическая ревизия представителей типа Annelida, обитающих в Белом, Баренцевом и Карском морях с целью изучения скрытого биоразнообразия и уровня генетического полиморфизма (семейства Spionidae и ряд других). Будут получены данные по морфологическому разнообразию и особенностям строения трубок (ультраструктура) различных видов современных (представителей семейств Maldanidae, Terebellidae, Oweniidae) и ископаемых аннелид. Тип Mollusca. Будут проведены электронно-микроскопические исследования различных микроанатомических структур в группе Opisthobranchia. Для изучения онтогенетических стадий представителей нескольких семейств заднежаберных моллюсков будут применены иммуно- и гистохимические методы и конфокальная микроскопия. Будет проведен сбор и депонирование морфологических и генетических материалов для исследования биоразнообразия в семействах заднежаберных моллюсков морей России (включая семейства Pleurobranchidae, Chromodorididae, Dorididae, Discodorididae, Onchidorididae, Akiodoridiade, Polyceridae, Doridoxidae, Tritoniidae, Dendronotidae, Dotoidae, Dironidae, Flabellinidae, Tergipedidae, и др.). Для получения необходимого сравнительного материала по заднежаберным моллюскам запланирована работа в других музейных коллекциях, и сбор материала в прибрежных водах Норвегии и тихоокеанского побережья Северной Америки. Тип Arthropoda Класс Arachnida. Планируется исследование таксономического разнообразия архнид юга Дальнего Востока России с подготовкой к изданию монографии-каталога. Классы Maxillopoda, Tantulocarida. Будет начата ревизия материалов, собранных в северных морях России. По копеподам семейства Asterocheridae будет собран и депонирован в коллекцию МГУ уникальный коллекционный материал не менее чем по 10 видам и их хозяевам, данные о собранном и обработанном материале будут включены в оригинальную информационную базу данных. На базе Беломорской биостанции будет проведен сбор научных коллекционных материалов в Карском, Баренцевом, Белом морях, выделение ДНК из полученных образцов, подбор генетических маркеров и праймеров для ПЦР, секвенирование фрагментов ядерной и митохондриальной ДНК. Планируется проведение секвенирования транскриптома с использованием приборов секвенирования нового поколения для установления филогенетических связей класса Tantulocarida. По копеподам семейства Asterocheridae будет собран и депонирован в коллекцию МГУ уникальный коллекционный материал по 40 видам и их хозяевам, данные о собранном и обработанном материале будут включены в оригинальную информационную базу данных. Класс Insecta. Планируется исследовать систематику некоторых родов в семействе Cicadellidae из Казахстана и Средней Азии, малоизученных родов (Mellicta, Melitaea и др.) в семействе Nymphalidae. Планируется впервые описать механизм эмиссии вибрационных сигналов у прямокрылых семейства Tetrigidae (Orthoptera). На примере изучения сумеречного акустического фона прямокрылых предполагается рассмотреть возможности использования компьютерного анализа для биоакустического мониторинга и определения видового состава сообществ. Планируется провести таксономические исследования подсемейства Hypnoidinae (отряд Coleoptera, семейство Elateridae) из Восточной Палеарктики. Будут получены новые данные по распространению некоторых редких и малоизвестных видов Elateridae фауны России. Предполагается изучить строение ротового аппарата и мускулатуры головы примитивных форм Ptiliidae (Coleoptera) для уточнения системы подсемейств и триб. Будут проведены исследования по систематике жуков-долгоносиков (Curculionidae) из нескольких подродов рода Otiorhynchus. Планируется исследовать на существующих коллекционных материалах таксономическое разнообразие двукрылых (отряд Diptera,в семействе Scathophagidae Дальнего Востока (роды Bostrichopyga и Paracosmetopus) и других регионов России (роды Cleigastra, Gonarcticus, Gonatherus, Hexamitocera, Nanna и Orthacheta). Тип Echinodermata. Планируется провести сбор молекулярных и морфологических данных по представителям класса Ophiuroidea (семейства Ophiuridae, Ophiactidae, Amphiuridae) из Белого и Японского моря для последующего филогенетического анализа. Планируется проведение молекулярно-генетической ревизии представителей род Strongylocentrotus (класс Echinoidea) с целью изучения генетической интрогрессии. Для этого планируется изучение сиквенсов ядерных геномов видов рода, с включением данных в GeneBank. Планируется начать подбор материала и обработку морфологических данных (включая электронно-микроскопические и молекулярно- генетические исследования) по представителям класса Ophiuroidea (включая семейства Gorgonocephalidae, Ophiomyxidae, Ophiuridae, Ophiacanthidae, Amphiuridae, Ophiactidae, Ophiotrichidae и др.), обитающих в арктических и дальневосточных морях России и сопредельных районах для исследования различных аспектов систематики, биогеографии и последующего филогенетического анализа. Для получения необходимого сравнительного материала запланирована работа в коллекциях Национального музея Природы и Науки (Цукуба) и сбор материала в прибрежных водах Японских островов и тихоокеанского побережья Северной Америки. Тип Chaetognatha. Планируется провести сбор молекулярных и морфологических данных по виду Parasagitta elegans (семейство Parasagittidae) в западной части арктического бассейна для последующего анализа популяционной структуры. Тип Chordata Класс Osteichthyes. Будет разработан пошаговый протокол сбора эталонных проб, метаданных и биоинформации для формирования коллекции-депозитария и последующего использования, в том числе и для целей мониторинга (степень готовности конечного продукта высокая). В семействе Salmonidae будет начат сбор молекулярных и морфологических данных по редким и охраняемым видам Субарктики и российского Дальнего Востока, в том числе: Parasalmo mykiss Камчатки и Шантарских островов, эндемичные узкоареальные виды и формы Salvelinus Камчатки, Командорских и Курильских островов, тихоокеанские лососи рода Oncorhynchus из водоемов Камчатки, материкового побережья Охотского моря и Командорских островов, кумжа Salmo trutta и атлантический лосось Salmo salar из водоемов Карелии и Кольского полуострова. Будет проведён сбор молекулярных и морфологических данных по редким и охраняемым видам Субарктики и российского Дальнего Востока, в том числе: Parasalmo mykiss Камчатки и Шантарских островов, эндемичные узкоареальные виды и формы Salvelinus Камчатки, Командорских и Курильских островов, тихоокеанские лососи рода Oncorhynchus из водоемов Камчатки и Командорских островов, кумжа Salmo trutta и атлантический лосось Salmo salar из водоемов Карелии и Кольского полуострова. Собранные материалы будут помещены на постоянное хранение в коллекционный фонд МГУ. Будет создан прототип коллекции-депозитария эталонных проб (организменный, клеточный и молекулярный уровень) и биоинформации по виду Красной книги России – микиже Parasalmo mykiss (Walbaum) на её естественном ареале в Азии. К концу 2015 г. будут разработаны предложения по созданию интерактивной электронной базы данных в ГИС-формате с возможностью многоуровневого удалённого доступа; подготовить коллекцию материальных образцов, вертикально интегрированную с электронной базой данных/метаданных. Подготовлены предложении по созданию системы мониторинга вида Красной Книги РФ – микижи и периодичности сбора проб в целях его проведения. Будет проведен сбор материалов для морфологических и генетических исследований в семействах Cyprinidae и Gobiidae и пополнения материалов депозитария по данным таксонам. В семействе Cyprinidae планируется исследовать морфологическую и генетическую изменчивость в родах Hemiculter, Alburnoides и Alburnus. В семействе Gobiidae планируется исследовать кариотипы видов рода Gymnogobius, уровни межвидовой кариологической и морфологической дивергенции у черноморских и каспийских представителей родов Ponticola, Proterorhinus. На основании коллекционных материалов планируется дать оценку таксономического статуса ряда видов, обнаруженных впервые в водоемах Казахстана. Собранные материалы будут помещены на постоянное хранение в коллекционный фонд МГУ. Класс Amphibia. На представителях различных групп бесхвостых (Anura), хвостатых (Caudata) и безногих (Gymnophiona) земноводных будет проведено тестирование различных генетических маркеров (мтДНК и яДНК) с целью разработки алгоритмов и выявления и описания скрытого биоразнообразия. В частности, планируется инвентаризация разнообразия горных чесночниц Юго-Восточной Азии (Megophryidae: Leptolalax, Ophryophryne), первичная оценка комплексов видов-двойников в семействах Dicroglossidae (Limnonectes, Fejervarya), Microhylidae (Kaloula, Micryletta) и Rhacophoridae (Theloderma), проведено филогенетическое и биогеографическое исследование азиатских бурых лягушек Rana (Ranidae), оценено генетическое разнообразие и границы видовой изменчивости генетических маркеров земноводных фауны Тайваня (Китай). В семействе Megophryidae будет произведено описание новых видов из рода Leptolalax. Класс Reptilia. В семействе Lacertidae планируется провести анализ внешних морфологических признаков и определение таксономического статуса псаммофильных ящурок рода Eremias из Ирана, обработать выборки ящурки Eremias stummeri из Иссык-кульской котловины. В семействе Agamidae планируется провести морфометрический и микрофилогенетический анализ комплекса Phrynocephalus mystaceus. Планируется масштабное исследование границ внутривидовой и межвидовой изменчивости круглоголовок рода Phrynocephalus (Agamidae) и ящурок рода Eremias (Lacertidae). В семействе Gekkonidae планируется провести филогенетический анализ (митоходриальный ген COI, cyt b) межвидовых различий в родах Rhinogecko, Stenodactylus, Haemodracon, Ptyodactylus, Alsophylax, Microgecko, Eublepharis, Goniurosaurus, Teratoscincus. Планируется опубликовать результаты проделанной ревизии иранских голопалых гекконов группы agamuriodes-gastropholis с описанием пяти новых видов нового вида геккона из рода Teratoscincus из Ирана. До настоящего времени в состав этого рода включены шесть видов азиатских гекконов. Будет проведено комплексное исследование разнообразия видов-двойников змей-улиткоедов Pareatidae (Serpentes). Класс Aves. У вида Charadrius hiaticula (семейство Charadriidae) будет проведен анализ изменчивости ядерной и митохондриальной ДНК в масштабе гнездового ареала. В семействе Scolopacidae будут проанализированы ядерная и митохондриальная ДНК у Xenus cinereus (также в пределах гнездового ареала) для выявления популяционной структуры вида, проведено сравнение генетических различий амфиатлантических популяций Calidris alba. Будет исследована подвидовая систематика северных популяций Aegithalos caudatus (семейство Aegithalidae) и Phylloscopus trochilus (семейство Sylviidae). Будет продолжен анализ изменчивости ядерной ДНК и разработка системы молекулярно-генетических маркеров для паспортизации кречетов Falco rusticolus (сем. Falconidae отр. Falconiformes). В семействе Scolopacidae будет осуществлен сравнительный анализ акустического репертуара двух близких видов: Calidris tenuirostris и Aphriza virgata, обычно относимых к разным родам. Будет начат сбор материала по географической изменчивости песни дрозда-белобровика Turdus iliacus (семейство Тurdidae). Начато изучение ситуационной, суточной и сезонной изменчивости активности пения самцов пеночки-трещотки Phylloscopus sibilatrix (семейство Sylviidae). Будет продолжено изучение онтогенеза акустической сигнализации дневных (отр. Falconiformes) и ночных хищных (отр. Strigiformes) птиц. Планируется опубликовать монографию «Орнитофауна плато Путорана», содержащую всесторонний анализ фауны птиц плато Путорана в свете эколого-географических закономерностей ее формирования. Полученные данные по молекулярным структурам и акустическим сигналам будут депонированы для постоянного научного хранения и изучения в коллекционный фонд МГУ. Класс Mammalia. В семействе Erinaceidae планируется провести анализ соотношения эволюции морфологических и молекулярных признаков. По семейству Talpidae планируется провести исследование генетического разнообразия восточно-азиатской ветви трибы Talpini (роды Euroscaptor, Mogera) на основе секвенирования ядерных и митохондриальных генов. В семействе Ochotonidae планируется набора ядерных и митохондриальных генов у видов рода Ochotona. В семействе Muridae будет собран материал по молекулярной и морфологической дифференциации комплекса «Meriones meridianus» в Монгольской Джунгарии. В семействе Vespertilionidae планируется собрать материал по молекулярной и морфологической изменчивости в ряде модельных родов. Планируется исследовать научные подходы к описанию, систематизации, качественной и количественной характеристике и оценке разнообразия животных на региональном уровне в ряде «пилотных» регионов — в Арктике, европейской части России, на Дальнем Востоке. Будет начато составление обновленных фаунистических списков для последующего биогеографического анализа по заднежаберным моллюскам и офиурам различных регионов морей России. Будет продолжен сбор данных для создания атласа гнездящихся птиц Европейской России. Планируется создать базу данных параметров среды для территории распространения Tamias sibiricus (Mammalia, семейство Sciuridae) на основе дистанционной съемки Земли, глобальной климатической базы данных, цифровой модели рельефа. Будет окончательно завершена многолетняя работа над картой «Биомы России» (1:8000000), содержащей обширную информацию о биологическом разнообразии животного мира России (фауна и население наземных позвоночных - млекопитающие, птицы, рептилии и амфибии - включая подробные данные по редким и исчезающим охраняемым видам и особо охраняемым природным территориям) в рамках 66 выделенных природно-территориальных комплексов – региональных зоно- и оробиомов. Карта фактически представляет собой полноценную базу данных, которая может послужить базисом для обеспечения Депозитария информацией о биоразнообразии России. Собственно карта находится в настоящее время в печати, а ее текстовая легенда (книга объемом около 300 стр.) подготовлена к печати. Электронная версия карты и легенды создана на основе ГИС-технологий, атрибутивная составляющая ГИС разработана средствами СУБД MS Visual FoxPro. Планируется начать формировать информационную базу по крупнейшим горным регионам Северной Евразии, промежуточные результаты исследований будут обработаны и представлены в формате сборников научных статей «Современные исследования животного мира горных экосистем». Планируется проанализировать мировой опыт организации депозитариев живых систем и их информационного обеспечения, включая анализ структуры, объёма и форм представления и использования сбора и хранения разных категорий данных и информации о них. Планируется создать уникальную лабораторную колонию видов грызунов (Heterocephalus glaber, Ctenomys sp.), особо значимых для биомедицинских исследований. По всем изучаемым таксономическим группам в ходе исследования планируется сбор морфологических (в том числе по видеорентгену и компьютерному томографированию), анатомо-гистологических, цитогенетических, молекулярно- генетических, биоакустических (фоно- и сонограммы), этологических (видеозаписи) и экологических материалов с необходимым информационным сопровождением и передача их на постоянное научное хранение в Зоологический музей МГУ и иные подразделения для последующего включения в депозитарий. Планируется сбор материала в экспедициях в Карском, Баренцевом, Белом морях, будет проведен сбор материала и первичный анализ планктонных организмов в арктических морях (Белом, Баренцевом, Карском, Лаптевых, Чукотском) и центральном глубоководном Арктическом бассейне. Кроме того, будут предприняты попытки получить материал для коллекции и для изучения генетики наиболее высокоширотных видов в родах, объединяющих арктические и бореально-арктические виды с тем, чтобы реконструировать происхождение первых. Будет проведены ревизия имеющегося материала пелагических и бентосных беспозвоночных из Белого, Баренцева и Карского морей и Северной Атлантики. Планируется проведение необходимых работ по обеспечению сохранности и документирования собранных в ходе выполнения проекта коллекций. Планируется включение всех собранных в ходе выполнения проекта данных в постоянно обновляемые электронные базы данных. Блок 1. «Репродукция». Выявление закономерностей расселения непреднамеренно заносимых инвазивных растений. Изучение репродуктивных особенностей наиболее успешных ксенофитов в независимых флорах (Европейской России, Кавказа, Восточного Средиземноморья и Гималаев). Блок 2. «Гербарные коллекции». Разработка оболочки интернет-базы данных для сведений о коллекциях Гербария. Будет разработана оболочка, в которую сотрудники гербария смогут вносить сведения о вновь поступающих коллекциях (минимально – вид, происхождение сборов, число образцов). Блок 3. «Информационные системы». Изучение гербарных коллекций MW, MHA, LE, VBGI и VLA. Составление списка родов зонтичных Евразии и Сев. Африки и их типовых видов. Наблюдение и сбор материала в природе, анализ состояния популяций, картирование видов в Приморском крае. Оптимизация условий культивирования собранных объектов на базе Ботанического сада МГУ. Детальное изучение морфолого-анатомических характеристик методом световой и сканирующей электронной микроскопии. Выделение ДНК, определение нуклеотидных последовательностей различных участков ядерного и пластидного геномов для выявления геномного полиморфизма. Подготовка рукописей статей для последующей публикации в научных изданиях. Блок 4. «Мохообразные». Подготовка базы данных по бриофлоре Арктики и Гипоарктики на основании литературных данных; таксономическая ревизия семейств Orthotrichaceae, Seligeriaceae и Ditrichaceae с применением молекулярно-филогенетических методов. Подбор объектов и закладывание на хранение образцов спор высших растений основных таксономических групп и экологических характеристик, комплексное исследование состояния спор в пробах, подобранных растительных видов и закладывание опыта по низкотемпературному, длительному хранению. Проведение экспедиции на западный Таймыр. Блок 5. «Коллекции in vitro». Оптимизация методов стерилизации эксплантов, условий культивирования и мультипликации, а также отработка условий укоренения и адаптации полученных растений к условиям in vivo. Формирование коллекций сортов сирени, роз и видов яблонь в необходимом объеме с необходимыми фенотипами по степени укореняемости растений, наработка необходимого количество микрочеренков для последующего укоренения в различных контролируемых условиях. Блок 6. «Структура популяций». Изучение морфологической изменчивости, популяционно- генетической структуры с использованием разных ДНК маркеров (микросателлиты, последовательности хп ДНК) и особенностей репродукции (система скрещивания, способы размножения) у ряда модельных представителей степных и лесостепных травянистых и кустарничковых растений Евразии из семейств лютиковые, бобовые, гречишные и злаки. Проведение сравнительного анализа ксилемы и способов вторичного утолщения стеблей видов Clematis разных жизненных форм. Блок 7. «Устойчивость популяций». Постановка и проведение экспериментов и долговременных наблюдений: эксперименты с погребением семян альпийских растений, долговременные наблюдения за естественной динамикой растительных сообществ на постоянных площадках, экспериментальные пересадки участков дернины между сообществами, развивающимися в различных экологических условиях, эксперименты с изменением режима поступления почвенных ресурсов, эксперименты по оценке роли микоризы в формировании альпийских фитоценозов. Блок 8. «Пыльца». Анализ климатических трендов, синхронности колебаний пыльцевой продуктивности. Блок 9. «Культуры клеток растений». Анализ отечественного и зарубежного опыта формирования инфраструктуры в области биоресурсов на основе культур клеток высщих растений. Оптимизация методов полчения и выращивания культур клеток высших растений. Разработка и оптимизация методов скрининга, анализа, выделения и идентификации вторичных метаболитов в культурах клеток высших растений. Блок 10. «ГИС». Сбор, инвентаризация, систематизация и анализ имеющейся информации о зарубежных ГИС для банков-депозитариев. Сбор, инвентаризация, систематизация и анализ имеющейся информации о практикуемых научных подходах к описанию, географической систематизации, качественной и количественной характеристике и оценке биологического разнообразия растительного мира. - Составление дорожной карты исследований - Выработка критериев отбора объектов для размещения в депозитарии - Инвентаризация существующих на факультетах МГУ коллекций - Разработка единой базы данных для коллекций и гербариев - Геохимические и биогеохимические исследования природных образцов - Разработка методик отбора проб. - Скрининг и отбор образцов из различных природных местообитаний - Отбор модельных организмов -Выделение и культивирование микробных сообществ из отобранных образцов - Выделение чистых культур микроорганизмов - Поиск оптимальных условий выделения геномной ДНК из отобранных образцов и биомассы модельных микроорганизмов - Оптимизация протокола выделения тотальной РНК из биомассы модельных организмов - Получение геномных библиотек - Первичное секвенирование выделенной ДНК образцов - Черновая сборка геномов. -Изучение влияния стрессоров на биохимический состав и функционирование фотосинтетического аппарата модельных организмов микроводорослей - Первичное исследование влияния нефтяного загрязнения на аборигенную морскую биоту в условиях, максимально приближенных к естественным (в условиях проточного аквариума) - Поиск и разработка эффективных методов сохранения микробных сообществ - Подбор защитных сред и протекторов для сохранения отобранных микроорганизмов - Получение библиотек кДНК и их секвенирование - Каталогизация коллекций - Исследование биотехнологического потенциала штаммов, скрининг продуцентов биологически- активных веществ. - Подготовка и печать публикаций по направлению проекта. - Проведение тестов по выделению микроорганизмов из горных пород. Обзор научно-технической литературы по теме исследования. Выбор типов и источников (тканей) клеток человека для криохранения. Выбор методов получения (выделения) различных клеток человека. Выделение не менее 100 образцов клеточного материала человека для исследований влияния криоконсервации на свойства клеточного материала. Криоконсервация образцов клеточного материала человека по стандартным протоколам для оценки влияния криоконсервации на значимые свойства клеточного материала. Сравнительные исследования значимых свойств клеток до и после криоконсервации (жизнеспособность, пролиферативная активность, диференцировочный потенциал, специфические виды активности). Разработка методов контроля физико-химических свойств замороженного биоматериала в процессе криохранения. Формирование комплексных критериев отбора и описания доноров клеточного материала при формировании коллекции. Описание биоэтических нормативов на забор хранение и использование клеточного материала человека. Начало формирования коллекции замороженной крови доноров-кандидатов отобранных по критериям включения для дополнительного лабораторно-инструментального обследования. Разработка ориентированных на создание репрезентативной коллекции биоматериала человека алгоритмов многофакторного математического анализа. Выделение не менее 150 образцов клеточного материала человека для выбора оптимальных криопротекторов. Продолжение формирования коллекции замороженной крови доноров-кандидатов отобранных по критериям включения для дополнительного лабораторно-инструментального обследования. Исследования биоматериала доноров- кандидатов (анализ медицинской документации, лабораторно-инструментальные обследования, анкетирование, молекулярное генотипирование). Формирование компьютерной базы данных доноров кандидатов. Выбор криопротекторов, оптимальных для каждого подлежащего криохранению типа клеток. Криоконсервация клеточного материала для выбора оптимальных криопротекторов и оптимальных режимов заморозки. Сравнительные исследования значимых свойств клеток до и после криоконсервации с использованием разных режимов и разных криопротекторов (жизнеспособность, пролиферативная активность, диференцировочный потенциал, специфические виды активности). Сравнительные исследования фенотипов и свойств стволовых клеток, выделенных из разных тканей организма человека. Исследования изменений физико-химических свойств замороженного биоматериала в процессе криохранения. Разработка алгоритмов, вычислительных методов и суперкомпьютерных программ для математического анализа базы данных доноров-кандидатов. Математический анализ базы данных доноров- кандидатов. Разработка методов типирования доноров клеточного материала по значимым для проекта признакам. Разработка концептуальных основ биоэтического сопровождения создания коллекции биоматериала.
2 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Научные основы создания Национального банка-депозитария живых систем
Результаты этапа: - Отбор редких видов с изолированным филогенетическим положением для депонирования в коллекциях, методики выделения биологического материала из природных проб, создания и сохранения бинарных культур паразит-хозяин для надцарства грибоподобных организмов Holomycota -Сбор образцов мохообразных в регионах Арктики и субарктики. Крупномасштабное мультиплексное секвенирование отобранных участков геномов внутриклеточных органелл отдельных таксонов мохообразных для филогенетического анализа, оценки геномного внутривидового и межвидового биоразнообразия. Создание коллекции их ДНК -Секвенирование пяти пластидных геномов растений сем. зонтичных (Umbellifera), их сборка, аннотация и филогенетический анализ. Эволюционный анализ геномов пластид трех видов растений сем. гречишных (Polygonaceae) и выявление маркерных участков для ДНК- штрихкодирования. Оценка возможности использования различных участков генома для идентификации видов (ДНК-штрихкодирования) и внутривидовой изменчивости. - Cбор планктонных проб в акватории Белого моря для выделения ДНК. Крупномасштабное секвенирование ампликонов вариабельных участков рДНК собранных образцов пикопланктона Белого моря. Метагеномный анализ сообществ и установление их таксономического состава на основе компьютерного анализа и привлечения имеющихся баз данных. - Секвенирование митохондриальных генов цитохром оксидазы 1 (COI) и цитохрома b (Cytb) пресноводных моллюсков семейства Unionidae - Сравнительное изучение ДНК-метилом и гистоновых (H3K4me3, H3K9me3, H3K27me3) метилом стволовых и полученных из них дифференцированных клеток. Составление каталога участков генома, эпигенетический статус которых изменяется при дифференцировке, для каждой из изучаемых моделей. Биоинформационный анализ полученных результатов с целью определения наиболее перспективных генов-кандидатов на роль первичных (пусковых) мишеней эпигенетического программирования в различных моделях клеточной дифференцировки. - Исследование эпигенетического статуса генов-кандидатов, найденных на предыдущем этапе, в различные моменты индуцированной клеточной дифференцировки. Определение локусов, эпигенетический статус которых меняется на самых ранних ее этапах. - Получение стабильных эукариотических клеточных линий, кодирующих рекомбинантные Rpb1 с CTD разной длины и специфическими тегами. - Моделирование неупорядоченной структуры CTD с учетом различных вариантов фосфорилирования. Проведение молекулярного докинга CTD и белков-партнеров, анализ интерфейсов взаимодействия, проведение молекулярно-динамических расчетов для 40 наиболее перспективных комплексов «CTD-белок». Анализ влияния параметров расчетной схемы на получаемые значения энергии связывания, выбор оптимальной схемы расчетов. - Глубокое секвенирование наиболее интересных геномов представителей малочисленных народов (юкагиры, нганасаны и др.), биологические образцы которых получены на предыдущем этапе работ. Биоинформационный анализ данных секвенирования геномов людей. Идентификация уникальных геномных вариантов, характерных для представителей северных популяций - Реконструкция и аннотация генома стеллеровой коровы, реконструкция генов, предположительно связанных с адаптацией к жизни в холодной воде. - Методическое руководство по вводу, поиску, анализу и визуализации пространственных данных в рамках функционирования банка-депозитария. Создание рабочей версии веб- геоинформационной системы поддержки банка-депозитария - Разработка базы данных, содержащей привязку полученной аннотации по КОГам и дополнительной (полу)автоматической аннотации белков к идентификаторам белков из наиболее распространенных баз данных (таких как RefSeq, Uniprot). Разработка базы данных, содержащей сопоставление КОГов, выделенных разработанным алгоритмом, и построенных ранееклассификаций белковых доменов и семейств, включая классификации структурных доменов (CATH, SCOP). - Параметризация неявной модели растворителя PCM – уточнение параметров поверхности раздела молекула-диэлектрик по экспериментальным данным об энергиях гидратации молекул. Развитие метода TTDock: исследование различных методов квантизации для задачи оптимизации, методов динамической трансформации функционала в процессе оптимизации, aдаптация метода к задаче поиска квазиглобальных минимумов. Улучшение эффективности докинга и времени вычислений путем совершенствования алгоритмов поиска спектра низкоэнергетических состояний. - Моделирование и анализ всех дипептидов. Разработка основ динамической базы данных по структурам олигопептидов. - Проверка согласованности систем молекулярных параметров с базовыми силовыми полями CHARMM и AMBER, что позволит создать единую универсальную систему силовых констант основных структурных элементов кофакторов и субстратов. При отсутствии литературных данных по силовым параметрам основных структурных элементов кофаторов, соответствующие системы параметров будут определены с помощью квантово-химических расчетов ab initio. - Разработка алгоритма и параллельной суперкомпьютерной программы глобального поиска максимума функции качества работы байесовской сети (максимума AUC) с наивной топологией при вариации количества узлов БС для сетей. Тестирование программы для оптимизации БС на основе базы данных АТЕРОГЕН-ИВАНОВО. Выявление устойчивых комбинаций генов, ассоциированных с развитием атеросклероза. Построение вероятностных прогностических моделей развития атеросклероза. Расширение банка-депозитария баз данных пациентов. - Разработка алгоритмов формирования позиционной стратегии, способных работать в реальном времени при тестировании алгоритмов ручного управления на динамическом стенде. Алгоритмы будут основаны на эллипсоидальных аппроксимациях множеств достижимости управляемой системы. Формирование структуры гальванической стимуляции первичных афферентных нейронов вестибулярного аппарата. - Компьютерное конструирование модифицированных версий антибиотиков с нормальным сродством к бактериальным рибосомам, но с пониженным сродством к митохондриальным рибосомам человека. «Малые типы» Тип Kamptozoa. Планируется изучение разнообразия в Арктическом бассейне по материалам экспедиций в Белом, Баренцевом и Карском морях, а также в Тихоокеанском бассейне по материалам экспедиций по Курило-Камчатскому желобу и Японскому морю. Предполагается описание нового для науки семейства. Тип Phoronida. Планируется изучение видового разнообразия форонид в Южно-Китайском море. Тип Nematoda. Планируется исследование видового состава родов Prochaetosoma, Paracanthonchus, Oncholaimus, Desmodora, Thalassomonhystera, Prochromadora, Leptolaimus, Microlaimus в сообществе гидротермальных сайтов северной половины Срединно-Атлантического хребта Тип Annelida Класс Polychaeta. Планируется исследовать структура видового разнообразия полихет из семейства Cossuridae тропических и экваториальных вод Индо-Вест-Пацифики, с описанием новых для науки видов. Будут изучены морфология и молекулярные данные, составлены определительные ключи для этого семейства. Будет продолжено изучение распространения и таксономического разнообразия уникальных обитателей глубоководных гидротерм - вестиментифер (Vestimentifera, семейство Siboglinidae). Тип Molluscа Инфракласс Opisthobranchia. Будет проведена реконструкция молекулярно-филогенетических отношений в семействах Pleurobranchidae, Dendronotidae, Dorididae. Тип Arthropoda, класс Maxillopoda Отряд Cladocera. Будут получены новейшие данные по фауне ветвистоусых раков прибрежных вод Малайзии, Южного Вьетнама, Южного Китая, которые пока не изучались на современном уровне. Отряд Isopoda. Будет изучена филогения видов Saduria из глубоководных районов Арктики, включая следующие задачи. Реконструкция филогеографии Saduria entomon (семейство Chaetiliidae) из мелководных арктических морей для выяснения генетических различий между популяциями и выявления возможного скрытого видового разнообразия в данном комплексе. Реконструкция происхождения высоко-арктических видов Saduria sabini и S. megalura, которые в отличие от S. entomon обитают только в полносоленых глубоководных районах Арктики. Отряд Calanoida. Будет исследовано генетическое разнообразие модельных видов-близнецов из родов Calanus и Pseudocalanus (семейство Centropagidae) в акваториях от Северной Атлантики до центральной Арктики. На этом основании будут рассмотрены вопросы происхождения и распространения их популяций, выявлены морфологические различия между видами; определены пути проникновения тихоокеанских видов в Арктику. Будет изучена филогеография Limnocalanus macrurus (семейство Centropagidae) из географически удаленных популяций (Карское море, Обь, Енисей, Белое море, Балтика, озера). Класс Tantulocarida. Планируется исследование типовых материалов ранее описанных видов с использованием сканирующей электронной микроскопии, выявление их диагностически признаков. Класс Insecta. Отряд Hemiptera. Планируется исследовать роль акустических сигналов и трофических связей в видообразовании у представителей подсемейства Macropsinae (семейство Cicadellidae). Отряд Diptera. Планируется исследовать на основании ранее полученных данных таксономическое разнообразие семейств Lauxaniidae, Teratomyzidae и Psilidae в Юго-Восточной Азии, Сибири и на Дальнем Востоке. Тип Echinodermata Класс Ophiuroidea. Для семейств Ophiuridae, Ophiactidae, Amphiuridae планируется исследовать ранний постлярвальный онтогенез с реконструкцией предковых онтогенетических паттернов и выделить и отсеквенировать последовательности ряда митохондриальных и ядерных генов. Тип Chordata Класс Osteichthyes. Планируется анализ информации по распространению редких и находящихся под угрозой исчезновения и узкоареальных видов рыб Арктики и Дальневосточного региона России. Отряд Salmoniformes. Планируется изучение популяционной структуры видов семейства Salmonidae (Parasalmo mykiss, эндемичных узкоареальных виды Salvelinus, тихоокеанских лососей рода Oncorhynchus, Salmo trutta и Salmo salar) Субарктики и российского Дальнего Востока. Отряд Perciformes. Будет исследована структура кариотипа и диагностических морфологических признаков у тихоокеанских видов рода Gymnogobius, понто-каспийских родов Ponticola и Proterorhinus, средиземноморских форм вида Uranoscopus scaber (все из семейство Gobiidae), проведена сравнительная оценка уровня их кариологической и морфологической изменчивости и дивергенции. Класс Reptilia, Отряд Lacertilia. Планируется исследовать биоакустические сигналы палеарктических Gekkonidae и выделить основные эволюционные тренды по данному комплексу признаков, определить возможность их использования в таксономических целях. Класс Aves. Отряд Charadriiformes. В семействе Scolopacidae будет проведено сравнение генетической и морфологической изменчивости Xenus cinereus. В семействе Laniidae будет исследована изменчивость, микрофилогения и подвидовая систематика у Lanius excubitor и Lanius collurio. Будет продолжен сбор данных для создания атласа гнездящихся птиц Европейской России. Класс Mammalia. Отряд Lipotyphla. Планируется провести молекулярно-филогенетический анализ (включая оценку молекулярных времен дивергенции родов и триб) и анализ эволюции морфологических структур (череп, зубная и локомоторная системы) в семействе Talpidae. На базе Беломорской биостанции для изучения структуры биоразнообразия зоопланктона шельфовых и глубоководных районов Арктики планируется исследование сборов планктонных организмов из всех доступных районов Арктики и со всех ее глубин, включая батипелагиаль. Для идентификации видов будут использованы методы баркодинга на основе анализа ряда фрагментов митохондриального и ядерного геномов. Планируется исследовать мировой опыт организации депозитариев живых систем и их информационного обеспечения, включая анализ структуры, объёма и форм представления и использования сбора и хранения разных категорий данных и информации о них. Планируется разработка технологической схемы для формирования банка данных эталонных биоакустических маркеров природных сообществ, представленных на территории России, включая районы Крайнего Севера и Дальнего Востока. Планируется разработка технологическая схема создания банка первичных генетических данных, включающих трэйсы сиквенсов митохондриальных и ядерных генов и трейсы фрагментного анализа микросателлитов и микросателлитных аллелей для ряда видов рептилий и птиц фауны России. Планируется создать фонотеку акустических сигналов видов Orthoptera фауны России и сопредельных стран; создать электронную базу данных по редким и малоизученным видам в семействе Elateridae и надсемействе Tephritoidea. По всем изучаемым таксономическим группам в ходе исследования планируется сбор морфологических (в том числе по видеорентгену и компьютерному томографированию), анатомо-гистологических, цитогенетических, молекулярно-генетических, биоакустических (фоно- и сонограммы), этологических (видеозаписи) и экологических материалов с необходимым информационным сопровождением и передача их на постоянное научное хранение в Зоологический музей МГУ и иные подразделения для последующего включения в депозитарий. Планируется проведение необходимых работ по обеспечению сохранности и документирования собранных в ходе выполнения проекта коллекций, а также по поддержанию лабораторных колоний видов грызунов (Heterocephalus glaber, Ctenomys sp.). Планируется включение всех собранных в ходе выполнения проекта данных в постоянно обновляемые электронные базы данных. Блок 1. «Репродукция». Изучение карпологических особенностей эдификаторов и доминантов разных природных зон и их сравнение с другими видами естественных и нарушенных местообитаний. Блок 2. «Гербарные коллекции». Разработка оболочки интернет-базы данных для изображений образцов Гербария. Будет разработана оболочка, в которую сотрудники гербария смогут вносить изображения (сканы) наиболее ценных коллекций. Блок 3. «Информационные системы». Наблюдение и сбор материала в природе, анализ состояния популяций, картирование видов Мурманской области, о. Сахалин и о. Кунашир. Оптимизация условий культивирования собранных объектов на базе Ботанического сада МГУ. Детальное изучение морфолого-анатомических характеристик методом световой и сканирующей электронной микроскопии. Выделение ДНК, определение нуклеотидных последовательностей различных участков ядерного и пластидного геномов для выявления геномного полиморфизма. Блок 4. «Мохообразные». Подбор методик и протоколов анализа состояния генетического материала образцов спор. Уточнение базы данных по бриофлоре Арктики и Гипоарктики на основании ревизии гербарных коллекций гербария Ботанического института РАН; проведение экспедиции на Полярный Урал; таксономическая ревизия семейства Pottiaceae с применением молекулярно-филогенетических методов. Блок 5. «Коллекции in vitro». Анатомические исследования зеленых черенков легко и трудноукореняемых сортов сирени, с одновременным исследованем дифференциальной экспрессии генов, определение ключевых точек, секвенирование и анализ транкскриптомов, согласно анатомическим данным. Блок 6. «Структура популяций». Получение достоверной картины внутривидовой изменчивости для широкоареальных видов Lotus и Stipa. Проведение популяционно-генетического исследования модельных видов гречишных из родов Polygonum и Atraphaxis. Блок 7. «Устойчивость популяций». Продолжение исследования долговременной реакции популяций альпийских растений и растительных сообществ в целом на экспериментальное изменение условий среды в сравнении с естественной динамикой. Функциональные анализы временных рядов. Подготовка обобщающих публикаций по проекту. Блок 8. «Пыльца». Проведение мониторинговых исследований (аэропалинологический мониторинг, отбор и анализ годичных спектров поверхностных образцов и образцов из ловушек Таубера), описание растительных сообществ, оценка пыльцевой продуктивности. Блок 9. «Культуры клеток растений». Создание базовой коллекции культур клеток высших растений. Получение культур высших растений и пополнение коллекции. Исследование ростовых характеристик полученных культур клеток. Исследование содержания вторичных метаболитов в биомассе некоторых культур клеток. Блок 10. «ГИС». Сбор, инвентаризация, систематизация и анализ имеющейся информации о практикуемых научных подходах к описанию, географической систематизации, качественной и количественной характеристике и оценке биологического разнообразия растительного мира. Сбор и сравнительный анализ информации для выбора модельных групп растительного мира и отработки единых современных научных подходов к их описанию и географической систематизации. Сбор и анализ географических, биогеографических, биологических и экологических сведений с целью репрезентативного выбора модельных регионов России. - Пополнение коллекций - Определение и изучение состава выделенных сообществ микроорганизмов молекулярно- генетическими методами. - Разработка экспресс методов определения активности микроорганизмов по отношению к углеводородам нефти. - Поиск и разработка эффективных методов сохранения микробных сообществ. - Изучение физиологических свойств выделенных микроорганизмов - Черновая сборка геномов модельных организмов - Картирование транскриптов на собранный геном - Выявление дифференциально экспрессирующихся генов, подтверждение их альтернативными методами - Сопоставление результатов анализа последовательностей геномов, транскриптомов с данными, полученными биохимическими и ультраструктурными методами - Проведение мероприятий для приведения коллекции в соответствие требованиям World Data Center for Microorganisms, WDCM - Проведение основного объема полевых исследований. - Получение новых результатов по микробным сообществам криолитозоны, пластовых вод с техногенным загрязнением, нефтегазовых месторождений и осадочных нефтематеринских пород. - Подготовка и печать публикаций по направлению проекта. Продолжение формирования коллекции замороженной крови доноров-кандидатов. Выделение не менее 200 образцов клеточного материала человека для криоконсервации по выбранным оптимальным протоколам. Сравнительные исследования способов получения разных типов клеток и тканей из криосохраняемого клеточного материала. Выбор генов кандидатов для проведения внутри и межвидового анализа с целью выявления аллелей устойчивых к неблагоприятным воздействиям внешней среды и заболеваниям. Разработка математических методов для внутри и межвидового анализа с целью выявления аллелей устойчивых к неблагоприятным воздействиям внешней среды и заболеваниям. Продолжение разработки алгоритмов, вычислительных методов и суперкомпьютерных программ для математического анализа базы данных доноров-кандидатов. Сопоставление морфофункционального состояния биообъектов и их физико-химических показателей до, в ходе и после криоконсервации. Разработка концепции комплексного описания и анализа антрополого-, психо- физиолого-, социо-, молекулярных и других значимых для проекта характеристик. Разработка концептуальных основ социально-гуманитарного сопровождения функционирования биобанка.
3 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Научные основы создания Национального банка-депозитария живых систем
Результаты этапа: - Выделение и депонирование бинарных культур водорослей-хозяев и паразитирующих на них низших грибов (хитридиевых) и амебоидных представителей Holomycota – афелид и криптомикот для получения новых молекулярно-генетических и геномных данных и генетического типирования паразитических форм - Сбор образцов мохообразных Арктики и субарктики. Секвенирование отобранных участков геномов отдельных таксонов. Создание коллекции их ДНК. - Секвенирование ядерных генов внутренних транскрибируемых спейсеров рДНК (ITS1 и ITS2) и вариабельного участка гена 28S рРНК пресноводных моллюсков семейства Unionidae. - Создание коллекции препаратов ДНК растений сем. зонтичных (Umbellifera), определение нуклеотидных последовательностей ДНК штрих-кодов. Аннотация и эволюционный анализ пяти пластидных геномов зонтичных. Оценка возможности использования различных участков генома для идентификации видов (ДНК-штрихкодирования) и внутривидовой изменчивости. - Сравнительный анализ транскриптомов различных экологических форм лососевых рыб. Выявление генов чувствительности («ответа») к солености. - Сравнительное исследование популяций малых интерферирующих РНК и длинных некодирующих РНК в стволовых и полученных из них дифференцированных клетках. Поиск дифференциально экспрессируемых РНК, а также молекул, имеющих участки комплементарности с последовательностями генов, обнаруженных на предыдущих этапах работы. - Биоинформационный анализ данных, полученных на предыдущих этапах, для выявления возможных корреляций между активностью генов и их эпигенетическим статусом. - Сравнительное исследование временной динамики различных эпигенетических событий в ходе индуцированной дифференцировки стволовых клеток. Анализ возможного взаимного влияния различных эпигенетических систем в процессах индуцированной дифференцировки. - Изучение влияния эпигенетических агентов и коротких биологически активных пептидов на экспрессию и эпигенетический статус генов, играющих ключевую роль в различных моделях клеточной дифференцировки. - Получение in vitro и разработка подходов для физико-химического анализа белковых комплексов, содержащих рекомбинантные Rpb1. - Поиск структурных паттернов взаимодействия в комплексах «CTD-белок». Анализ интерфейсов взаимодействия в комплексах «CTD-белок» на примере экспериментально определенных структур, выявление наиболее значимых параметров взаимодействия, построение QSAR- моделей связывания белков с CTD и предсказание ключевых взаимодействий. Сопоставление результатов предсказания с экспериментальными данными по связыванию, уточнение QSAR- моделей. - Подготовка образцов биологического материала и глубокое секвенирование геномов редких исчезающих животных (включая гренландских китов и дальневосточных леопардов). Реконструкция геномных последовательностей исчезающих животных и генетическая оценка состояний популяций исследуемых животных. - Совершенствование методов ввода, поиска, анализа и визуализации данных и их реализации в рамках банка-депозитария. Написание обзорного методического руководства по использованию данных методов. - Разработка 2-ой версии программы прямого обобщенного докинга, включающей использование нескольких силовых полей с учетом растворителя и подвижности части атомов белка при полностью подвижных и гибких лигандах. Сравнение с экспериментом и между собой докинга с разными силовыми полями. Обобщенный прямой докинг с учетом растворителя для небольших лигандов будет выполняться за время не более 200 процессоро-часов/лиганд, а расхождение расчетов с помощью докинга и постпроцессинга свободной энергии связывания с экспериментом по модулю не будет превышать 1 ккал/моль. - Моделирование и анализ всех трипептидов. Пополнение базы данных новыми структурами. Разработка новых геометрических и топологических подходов к анализу структуры многомерных поверхностей потенциальной энергии пептидов. - Дополнение функциональной аннотации КОГов данными о кофакторах. Ручная проверка полученных автоматически предсказаний. - Создание специализированной базы данных силовых констант основных структурных элементов кофакторов и субстратов, оснащенная пользовательским интерфейсом доступа. Разработка и реализация на суперкомпьютерном комплексе МГУ эвристического алгоритма, позволяющего на основе первичной генетической информации провести предсказание молекулярной структуры комплекса белок-кофактор и функциональной характеристики изучаемого комплекса - Разработка методов и соответствующих параллельных программ структурной оптимизации топологии байесовских сетей. Применение программы структурной оптимизации для выявления устойчивых комбинаций генов, ассоциированных с развитием атеросклероза. Расширение банка- депозитария базы данных пациентов. - Развитие методов построения алгоритмов динамической имитации на стендах опорного типа, позволяющие согласовать акселерационные ощущения с системой 3D визуализации. Использование гальванической стимуляции для: а) имитации гравитоинерциальных сил на тренажёрах с ограниченной подвижностью; б) автоматической коррекции выходного сигнала вестибулярного аппарата. - Экспериментальная верификация пониженной цитотоксичности отобранных модифицированных антибиотиков в тестах на изолированных митохондриях, культурах клеток и лабораторных животных. «Малые типы» Тип Tardigrada. Планируется составление электронной базы данных по разнообразию тихохожок фауны России и сопредельных территорий с указанием мест сбора, характера субстрата, количества найденных животных, стадий, сведений об имеющихся препаратах голотипов и паратипов, местах их хранения. Тип Nematoda. Будет произведен подсчет численности представителей отрядов Desmodorida (семейства Draconematidae, Desmodoridae, Microlaimidae), Chromadorida (семейства Cyatholaimidae, Chromadoridae), Enoplida (семейство Oncholaimidae), Monhysterida (семейство Monhysteridae), Plectida (семейство Leptolaimidae) на каждой из обследованных станций, что поможет понять состав сообщества и его биологию. Тип Annelida Класс Polychaeta. Планируется исследовать структуру видового разнообразия на основе морфологических и молекулярных данных семейства Orbiniidae тропических и экваториальных вод Индо-Вест-Пацифики, с описанием новых для науки видов. Будет исследовано распространение массовых видов полихет. Будет продолжено изучение распространения и таксономического разнообразия глубоководных вестиментифер (Vestimentifera, семейство Siboglinidae). Тип Molluscа, инфракласс Opisthobranchia. На основе ранее полученной молекулярно- филогенетической реконструкции планируется разработать новую схему структуры таксономического разнообразия, с описанию новых для науки таксонов, в семействах Pleurobranchidae, Dendronotidae, Dorididae, Onchidorididae, Polyceridae, Tritoniidae, Dironidae, Flabellinidae, Tergipedidae. Планируется получить новые данные по морфологии и генетике в семействе Dendronotidae. Комплексный подход позволяет рассматривать данную работу как пилотный проект исследования разнообразия отряда Nudibranchia в морях России. Тип Arthropoda Класс Maxillopoda Отряд Decapoda. Планируется изучить в сравнительном аспекте филогеографию видов Eualus gaimardii (семейство Hippolytidae) и Sabinea septemcarinata (семейство Crangonidae) из арктических морей для выяснения генетических различий между морфологическими и экологическими формами. Будет изучена дифференциация видов рода Bythocaris и близких к нему (семейство Hippolytidae) в Арктике и Субарктике на основе анализа молекулярно- генетических и сравнительно-морфологических данных для восстановления их филогении. Будет изучена микрофилогения вида Sclerocrangon ferox (семейство Crangonidae) — одного из немногих видов креветок Арктики, у которых полностью выпадает пелагическая личиночная стадия. Отряд Harpacticoida. Будут исследованы геномы представителей различных семейств отряда - наиболее древних и более эволюционно продвинутых (более молодых). Будет изучен внутрирегиональный и межрегиональный полиморфизм видов Tigriopus californicus, Cletocamptus deitersi и Microarthridion littorale (семейство Harpacticidae) из Арктики на основе сочетания морфологических и молекулярно-генетических признаков. Отряд Siphonostomatoida. Будет продолжено пополнение не имеющей мировых аналогов коллекции симбиотических копепод семейства Asterocheridae и их хозяев, доступной для исследования молекулярными и морфологическими методами. Будут изучена тонкая морфология и маркерные участки ядерной и митохондриальной ДНК этих копепод. Класс Tantulocarida. Будет проведен кладистический анализ группы по морфологическим признакам и построена новая система класса. Класс Insecta. Отряд Orthoptera. Планируется создать база данных по распространению видов на территории России. Отряда Hemiptera. Планируется разработать общую схему механизмов возникновения видов-двойников и формирования «скрытого» разнообразия среди насекомых- фитофагов. Планируется провести таксономические исследования следующих групп насекомых: подсемейство Macropsinae из Средней Азии на основе анализа акустических и экологических признаков; подсемейство Hypnoidinae (отряд Coleoptera, семейство Elateridae) из Восточной Палеарктики; роды Mellicta, Melitaea (отряд Lepidoptera, семейство Nymphalidae); роды надсемейства Tephritoidea (отряд Diptera) с Дальнего Востока России. Тип Echinodermata. Класс Ophiuroidea. В семействах Ophiuridae, Ophiactidae, Amphiuridae будут проанализарованы молекулярно-филогенетические схемы и разработана новая классификация. Тип Chaetognatha, отряд Aphragmophora. Будет исследовано генетическое разнообразие модельного вида - массового неретического вида Parasagitta elegans (семейство Parasagittidae) из различных морей и арктического бассейна с целью выяснения его популяционной структуры, путей миграции и причин изоляции популяций. Тип Chordata Класс Osteichthyes. Будут исследована внутривидовая структура рыб Субарктики и Дальнего Востока, требующих изучения и консервации в депозитарии. Отряд Perciformes. Планируется исследовать структуру видового разнообразия в родах Hemiculter и Alburnus (семейство Cyprinidae) на основе анализа морфологических и генетических (мтДНК) признаков. Класс Reptilia, Отряд Lacertilia. Планируется исследовать морфологическую и генетическую дифференциацию и разработать филогеографическую схему для Phrynocephalus mystaceus (семейство Lacertidae). Будет проведено сравнительное морфологическое и генетическое исследование родов семейства Gekkonidae из Евразии. Класс Aves. Отряд Passeriformes. Будет проведен сравнительный анализ окраски и рисунка оперения конусоклювых воробьиных с выделением синапоморфий, симплезиоморфий, гомоплазий. Будет исследована филогеография, внутривидовая и межвидовая структура разнообразия (с описанием новых подвидов) следующих видовых комплексов: Riparia diluta (семейство Hirundinidae), Lanius excubitor и Lanius collurio (семейство Laniidae). Для представителей отрядов Gruiformes (семейство Gruidae) и Charadriiformes (семейство: Alcidae) будут исследованы биоакустические характеристики в разных условиях обитания. Класс Mammalia. Отряд Lagomorpha. Будет исследовано соотношение эволюции морфологических и молекулярных признаков, рассмотрена их взаимосвязь и соотнесение темпов молекулярной и морфологической эволюции в таксонах разного ранга и возраста в семействах Erinaceidae, Soricidae, Talpidae. Отряд Rodentia. На основе анализа набора ядерных и митохондриальных генов и морфологической дифференциации будут исследованы филогенетические взаимоотношения между видами рода Alexandromys (семейство Cricetidae), филогеография надвидового комплекса «Meriones meridianus» (семейство Muridae), соотношение генетической изменчивости и морфологической эволюции в роде Allactaga (семейство Dipodidae). Планируется завершить и проанализировать с точки зрения выполнения задач проекта сбор данных для создания атласа гнездящихся птиц европейской части России, выполняемых силами сети региональных наблюдателей и дополненный с применением методов моделирования гнездовых ареалов птиц с привлечением данных о местах их встреч и использованием данных космоснимков. Будет исследована возможность проведения зоогеографического обследования территории на основе оригинальной методики вероятностного экологического моделирования ареалов птиц и мелких млекопитающих. Планируется провести анализ параметров регулярного мониторинга состояния природных сообществ, учитывающихся для репрезентативной оценки разнообразия животного мира. Планируется исследовать требования к качественному и количественному составу собираемого в депозитарии материала, формам хранения (включающим новые, например, разного рода генетические материалы или материалы для анализа морфологии в 3D формате), а также формам представления материалов депозитария для использования в научных, образовательных и практических целях. Планируется разработать научные основания для сбора, хранения и использования данных, полученных в ходе научной обработки биоматериалов (протоколов генетических анализов, результаты морфологических исследований, видео- и аудио-материалы, характеризующие поведение животных, и др.), что снимает необходимость их повторного изучения в этих аспектах. Планируется разработка технологической схемы для формирования банка данных эталонных биоакустических маркеров природных сообществ, представленных на территории России, включая районы Крайнего Севера и Дальнего Востока. Планируется создать банк первичных генетических данных, включающих трэйсы сиквенсов митохондриальных и ядерных генов и трейсы фрагментного анализа микросателлитов и микросателлитных аллелей для ряда видов млекопитающих фауны России. Планируется разработать схему представления данных по распространению гнездящихся птиц европейской части России в исследовательском депозитарии МГУ. По всем изучаемым таксономическим группам в ходе исследования планируется сбор морфологических (в том числе по видеорентгену и компьютерному томографированию), анатомо-гистологических, цитогенетических, молекулярно-генетических, биоакустических (фоно- и сонограммы), этологических (видеозаписи) и экологических материалов с необходимым информационным сопровождением и передача их на постоянное научное хранение в Зоологический музей МГУ и иные подразделения для последующего включения в депозитарий. Планируется проведение необходимых работ по обеспечению сохранности и документирования собранных в ходе выполнения проекта коллекций, а также по поддержанию лабораторных колоний видов грызунов (Heterocephalus glaber, Ctenomys sp.). Планируется включение всех собранных в ходе выполнения проекта данных в постоянно обновляемые электронные базы данных. Блок 1. «Репродукция». Таксономическая ревизия наиболее сложных групп растений в разных регионах Евразии. Блок 2. «Гербарные коллекции». Наполнение текстовой базы данных, оцифровка образцов. Будут внесены сведения о 10 тыс. образцах в год и изображений 2 тыс. образцов. Блок 3. «Информационные системы». Наблюдение и сбор материала в природе, анализ состояния популяций, картирование видов Магаданской области. Оптимизация условий культивирования собранных объектов на базе Ботанического сада МГУ. Детальное изучение морфолого-анатомических характеристик методом световой и сканирующей электронной микроскопии. Выделение ДНК, определение нуклеотидных последовательностей различных участков ядерного и пластидного геномов для выявления геномного полиморфизма. Блок 4. «Мохообразные». Мониторинг морфологического и цито-химического состояния образцов спор. Проведение экспедиции в Мурманскую область; таксономическая ревизия семейства Andreaeaceae с применением молекулярно-филогенетических методов. Блок 5. «Коллекции in vitro». Анатомические исследования зеленых черенков легко и трудноукореняемых сортов роз, с одновременным исследованем дифференциальной экспрессии генов, определение ключевых точек, секвенирование и анализ транкскриптомов, согласно анатомическим данным. Блок 6. «Структура популяций». Проведение популяционно-генетического исследования модельных видов гречишных из родов Polygonum и Atraphaxis. Выявление центров наибольшего генетического разнообразия изученных видов и установление закономерностей межвидовых, меж- и внутрипопуляционных взаимодействий у видов и популяций с разным уровнем плоидности, разных экологических предпочтений и репродуктивных стратегий. Блок 7. «Устойчивость популяций». Продолжение исследования долговременной реакции популяций альпийских растений и растительных сообществ в целом на экспериментальное изменение условий среды в сравнении с естественной динамикой. Функциональные анализы временных рядов. Блок 8. «Пыльца». Проведение мониторинговых исследований (аэропалинологический мониторинг, отбор и анализ годичных спектров поверхностных образцов и образцов из ловушек Таубера), описание растительных сообществ, оценка пыльцевой продуктивности. Блок 9. «Культуры клеток растений». Создание базовой коллекции культур клеток высших растений. Получение культур высших растений и пополнение коллекции. Исследование ростовых характеристик полученных культур клеток. Исследование содержания вторичных метаболитов в биомассе некоторых культур клеток. Блок 10. «ГИС». Сбор и сравнительный анализ информации для выбора модельных групп растительного мира и отработки единых современных научных подходов к их описанию и географической систематизации. Сбор и анализ географических, биогеографических, биологических и экологических сведений с целью репрезентативного выбора модельных регионов России. - Пополнение коллекций - Изучение физиологических свойств новых видов микроорганизмов - Реконструкция метаболических путей - Поиск генов-кандидатов, контролирующих стрессовые реакции и биосинтез ценных соединений - Сравнительно-структурный анализ последовательностей геномов модельных организмов проведение основного объема экспериментальных исследований по выделению и культивированию штаммов микроорганизмов. - Изучение влияния нефтяных загрязнений на биоразнообразие микробиоты прибрежный зон и морских акваторий Арктики - Изучение изменений биоразнообразия микроорганизмов пластов до и после бурения и откачки нефти. - Выявление биохимических процессов в корах выветривания рудных месторождений. - Разработка научного задела для технологий микробиологической очистки пластовых вод. - Подготовка и печать публикаций по направлению проекта. Формирование междисциплинарно-обоснованных критериев отбора доноров для формирования репрезентативной коллекции клеточного материала человека. Начало формирования охарактеризованной, репрезентативной криоколлекции клеток человека, содержащей материал исчезающих и уменьшающихся популяций и редкие фенотипы. Усовершенствование методов контроля изменений физико-химических свойств криосохряняемого клеточного материала человека в ходе криоконсервации и криохранения. Анализ ассоциаций аллелей генов с устойчивостью неблагоприятным воздействиям внешней среды и заболеваниям. Разработка и реализация прогностических моделей для распространенных социально значимых заболеваний. Разработка концептуальных основ социально-гуманитарного сопровождения функционирования биобанка. Разработка рекомендаций по процедурам отбора и описания доноров клеточного материала, по получению от донора биоматериала для выделения клеток, по выделению клеток из биоматериала, по криоконсервации и по криохранению клеток человека.
4 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Научные основы создания Национального банка-депозитария живых систем
Результаты этапа: - Создание базы мультигенных последовательностей многоклеточных животных с целью поиска молекулярных синапоморфий, маркирующих главные или проблемные узлы молекулярных филогенетических деревьев. Составление электронной базы данных выявленных синапоморфий для основных эволюционных линий. - Филогенетический анализ моллюсков и иглокожих арктических и дальневосточных морей России с датировкой времени дивергенции таксонов. Депонирование образцов тканей и ДНК в криохранилище и генетических последовательностей в электронные базы данных. - Работа с коллекциями зонтичных растений с целью подбора объектов для исследований. Для видов с широким ареалом будут определены последовательности ITS-участков у большого числа образцов, представляющих различные части ареала, и проведен биогеографический анализ геномной изменчивости растений. - Комплексный биоинформационный анализ эпигенетических механизмов регуляции клеточной дифференцировки. - Моделирование влияния коротких пептидов на механизмы эпигенетической регуляции клеточных процессов. - Изучение состава полученных белковых комплексов, содержащих рекомбинантные Rpb1, физико-химическими методами. Анализ опубликованных экспериментальных данных. Моделирование структур белковых комплексов, содержащих рекомбинантные Rpb1, методами молекулярной динамики. Изучение взаимодействий белковых комплексов, содержащих рекомбинантные Rpb1, с модифицированными гистонами на пептидных чипах. - Анализ базы данных белковых структур PDB и аминокислотных последовательностей UniProt, поиск структур и последовательностей с ранее обнаруженными паттернами взаимодействия в комплексах <<CTD-белок>>. Выявление белков с потенциальным сродством к CTD РНКП2. Сопоставление данных с экспериментальными результатами. - Сравнительный анализ геномов малочисленных народов севера и Дальнего Востока. Создание единого биоинформационного банка данных полногеномного секвенирования ДНК из популяций малочисленных народов севера и Дальнего Востока России. - Исследование влияние отдельных молекул воды на процесс докинга. Разработка алгоритмов и методов учета явных молекул воды при докинге. Развитие методов оптимизации. Создание 3-ей версии программы прямого обобщенного докинга, включающей силовые поля с учетом растворителя и подвижности атомов белка при полностью подвижных и гибких лигандах. Исследование возможности её использования на суперкомпьютерах эксзафлопного диапазона. Улучшение методов и алгоритмов постпроцессинга для уточнения свободной энергии связывания белок-лиганд после проведения обобщенного докига. Обобщение и оценка результатов исследований. - Моделирование и анализ всех (8000) тетрапептидов состава ХУZX. Пополнение базы данных новыми структурами. Разработка удобного интерфейса для работы с базой данных. - Оптимизация байесовских сетей, выявление важнейших прогностических параметров, создание вероятностных прогностических моделей. Расширение банка-депозитария баз данных пациентов. Обобщение результатов. - Разработка и реализация алгоритма быстрой функциональной аннотации целевого генома без перепостроения КОГов. Разработка серии входных модулей, обрабатывающих входные данные в разном формате (от свежесобранного генома без аннотации открытых рамок считывания до оформленного в виде записи базы данных GenBank генома). Проверка результатов работы алгоритма на геномах прокариот, не включенных в исходную выборку (в частности, полученных за время выполнения предыдущих этапов и размещенным в публичных базах данных, а также полученных в ходе самого проекта). - Разработка методики применения смешанных стратегий тестирования в задачах оценки качества персонального управления пилотов в экстремальных ситуациях. Формирование требований по проведению паспортизации пилотов, основанных на когнитивных критериях (восприятие перегрузок и кориолисовых ускорений, визуальное восприятие внешней среды, вестибуло-окулярный рефлекс, запаздывание установки взора) и результатах гарантированного тестирования на динамическом тренажёре качества персонального управления в экстремальных условиях. - Формирование библиотеки низкомолекулярных рибосомных антибиотиков с пониженной цитотоксичностью в отношении клеток человека. Планируется провести общий анализа данных по структуре видового разнообразия и ареалам видов представителей типов Kamptozoa, Phoronida, Tardigrada фауны России. Тип Nematoda. Планируется исследовать разнообразие морфологических и молекулярных признаков представителей отрядов Desmodorida (семейства Draconematidae, Desmodoridae, Microlaimidae), Chromadorida (семейства Cyatholaimidae, Chromadoridae), Enoplida (семейство Oncholaimidae), Monhysterida (семейство Monhysteridae), Plectida (семейство Leptolaimidae) для выявления структуры таксономического разнообразия на надвидовом уровне. Тип Annelida. Класс Polychaeta. На основе результатов изучения морфологии планируется разработать новые определительные ключи для семейств Orbiniidae и Cossuridae. Будет продолжены исследования по распространению и таксономическому разнообразию вестиментифер (Vestimentifera, семейство Siboglinidae). Тип Molluscа. Будет проведена реконструкция молекулярно-филогенетических отношений в семействах Onchidorididae, Polyceridae, Tritoniidae, Dironidae, Flabellinidae, Tergipedidae. Будет проведена таксономическая ревизия семейства Dendronotidae и разработан новый определительный ключ. Тип Arthropoda, класс Maxillopoda. Отряд Decapoda. На основании ранее полученных данных будет рассмотрена роль географической и экологической изоляции между популяциями в определении степени генетической дивергенции видов Eualus gaimardii (семейство Hippolytidae) и Sabinea septemcarinata (семейство Crangonidae) из арктических морей. Планируется исследовать степень совпадения генетических и морфологических реконструкций видов рода Bythocaris и близких к нему (семейство Hippolytidae) в Арктике и Субарктике. Отряд Harpacticoida. Планируется провести комплексное молекулярно-филогенетическое исследование отряда, сопоставить его результаты с ранее полученными кладистическими схемами по морфологическим признакам. Отряд Siphonostomatoida. Планируется исследовать филогенетические отношения симбиотических семейств копепод и наиболее вероятные пути их эволюции при освоении разных сред обитания. Будет проведена оценка разнообразия мировой фауны симбиотических копепод, обитающих на морских лилиях, морских звездах и голотуриях. Класс Insecta. Отряд Orthoptera. Планируется разработать схему эволюционных преобразований акустических систем связи у видов фауны России. Отряд Diptera. Будет проведён сравнительный анализ таксономического разнообразия семейств Lauxaniidae, Teratomyzidae и Psilidae в Юго- Восточной Азии, Сибири и на Дальнем Востоке. Тип Echinodermata, класс Ophiuroidea. Планируется анализ видовой структуры таксономического комплекса «Ophiopholis aculeata» на основе сравнительного анализа молекулярных и морфологических данных из удаленных местонахождений в бассейнах Атлантического и Тихого океанов. Тип Chordata Класс Osteichthyes. Планируется разработка национальной интерактивной сводной электронной базы данных по охраняемым видам рыб Субарктики и Дальнего Востока и данных по биологическим характеристикам этих видов. Отряд Perciformes. Планируется проанализировать данные по соотношению морфологической и генетической изменчивости и дивергенции в разных таксономических группах рыб, различающихся экологией и структурой ареалов, оценить вклад морфологических и генетических маркеров в структуру биологического разнообразия в этих группах. Класс Reptilia, Отряд Lacertilia. Будет проанализирована корреляция между возрастом филогенетических ветвей, историей формированием ареалов (с учетом морфогенеза ландшафтов) и соотношением эволюции генетических маркеров, морфологических и биоакустических признаков в семействе Gekkonidae из Евразии. Класс Aves. Отряд Passeriformes. Планируется исследовать филогеографию, внутривидовую и межвидовую структуру разнообразия видовых комплексов Aegithalos caudatus (семейство Aegithalidae), Phylloscopus trochilus (семейство Sylviidae). Будут исследованы биоакустические характеристики в разных условиях обитания у представителей семейств Sylviidae, Turdidae. Класс Mammalia. Предполагается исследовать общие закономерности соотношения морфологической и молекулярно-генетической изменчивости на разных таксономических уровнях у млекопитающих в таксонах Talpidae, Erinaceidae, Dipodoidea, Cricetidae. Планируется обобщить результаты исследования структуры биоразнообразия зоопланктона планктонных организмов шельфовых и глубоководных районов Арктики на базе Беломорской биостанции. Планируется провести комплексное зоогеографического обследования птиц и мелких млекопитающих Дальнего Востока на основе оригинальной методики вероятностного экологического моделирования ареалов. Планируется провести анализ итогов всех осуществленных в рамках проекта научных исследований, связанных с организацией и функционированием исследовательского депозитария МГУ. Планируется начать формирование банка данных эталонных биоакустических маркеров природных сообществ, банка первичных генетических данных по видам позвоночных животных России. По всем изучаемым таксономическим группам в ходе исследования планируется сбор морфологических (в том числе по видеорентгену и компьютерному томографированию), анатомо- гистологических, цитогенетических, молекулярно-генетических, биоакустических (фоно- и сонограммы), этологических (видеозаписи) и экологических материалов с необходимым информационным сопровождением и передача их на постоянное научное хранение в Зоологический музей МГУ и иные подразделения для последующего включения в депозитарий. Планируется проведение необходимых работ по обеспечению сохранности и документирования собранных в ходе выполнения проекта коллекций, лабораторной колонии видов грызунов (Heterocephalus glaber, Ctenomys sp.). Планируется включение всех собранных в ходе выполнения проекта данных в постоянно обновляемые электронные базы данных. Блок 1. «Репродукция». Таксономическая ревизия наиболее сложных групп растений в разных регионах Евразии. Создание новой современной сводки по центросеменным как одной из представительных и модельных групп растительных организмов в пределах России. Блок 2. «Гербарные коллекции». Наполнение текстовой базы данных, оцифровка образцов. Будут внесены сведения о 10 тыс. образцах в год и изображений 2 тыс. образцов. Блок 3. «Информационные системы». Наблюдение и сбор материала в природе, анализ состояния популяций, картирование видов Южного побережья Байкала. Оптимизация условий культивирования собранных объектов на базе Ботанического сада МГУ. Детальное изучение морфолого-анатомических характеристик методом световой и сканирующей электронной микроскопии. Выделение ДНК, определение нуклеотидных последовательностей различных участков ядерного и пластидного геномов для выявления геномного полиморфизма. Блок 4. «Мохообразные». Комплексный микроскопический мониторинг состояния образцов и отработка протоколов для полной и экспресс оценки состояния экспериментальных образцов. Блок 5. «Коллекции in vitro». Анатомические исследования зеленых черенков легко и трудноукореняемых сортов яблонь, с одновременным исследованем дифференциальной экспрессии генов, определение ключевых точек, секвенирование и анализ транкскриптомов, согласно анатомическим данным. Полученная коллекция образцов с одновременным исследованием анатомических изменений позволит отобрать минимально необходимое количество ключевых этапов развития, а также провести в дальнейшем оценку уровня экспрессии интересующих генов с применением метода реал-тайм ПЦР. Блок 6. «Структура популяций». Получение достоверной картины внутривидовой изменчивости для широкоареальных видов Lotus и Stipa. Проведение популяционно-генетического исследования модельных видов гречишных из родов Polygonum и Atraphaxis. Выявление центров наибольшего генетического разнообразия изученных видов и установление закономерностей межвидовых, меж- и внутрипопуляционных взаимодействий у видов и популяций с разным уровнем плоидности, разных экологических предпочтений и репродуктивных стратегий. Блок 7. «Устойчивость популяций». Продолжение исследования долговременной реакции популяций альпийских растений и растительных сообществ в целом на экспериментальное изменение условий среды в сравнении с естественной динамикой. Блок 8. «Пыльца». Проведение мониторинговых исследований (аэропалинологический мониторинг, отбор и анализ годичных спектров поверхностных образцов и образцов из ловушек Таубера), описание растительных сообществ, оценка пыльцевой продуктивности. Блок 9. «Культуры клеток растений». Разработка проекта документов, необходимых для создания и функционирования БРЦ. Проект унифицированных правил депонирования коллекционных растительных объектов. Проект правил предоставления доступа и передачи коллекционных растительных объектов в соответствии с международными соглашениями и стандартами. Получение культур высших растений и пополнение коллекции. Исследование ростовых характеристик полученных культур клеток. Исследование содержания вторичных метаболитов в биомассе некоторых культур клеток. Блок 10. «ГИС». Обобщение и анализ собранной информации. - Анализ и обобщение полученных данных - Проведение мероприятий для приведения коллекции в соответствие требованиям World Data Center for Microorganisms, WDCM - Подготовка документации для регистрации коллекции в World Data Center for Microorganisms, WDCM - Подготовка и печать публикаций по направлению проекта. Продолжение формирования охарактеризованной, репрезентативной криоколлекции клеток человека, содержащей материал исчезающих и уменьшающихся популяций и редкие фенотипы. Разработка методических подходов, обеспечивающих длительное поддержание криоколлекции клеток человека с возможностью ее использования в исследовательских и прикладных целях. Оптимизация прогностических математических моделей для значимых признаков. Эволюционный математический анализ аллелей выбранных генов для проверки гипотез о происхождении человека. Разработка концепции оценки общественного мнения по вопросам, связанным с функционированием биобанка.

Статьи по НИР

Книги по НИР

Прикрепленные файлы


Имя Описание Имя файла Размер Добавлен
1. статья 1-shaytan.pdf 716,0 КБ 6 мая 2015 [Шайтан К.В.]
2. Korsunovskaya_Isophya_behavior2015.pdf Korsunovskaya_Isophya_behavior2015.pdf 459,2 КБ 31 мая 2015 [Корсуновская О.С.]
3. pdf Sc_oweni_DAN_2015_engl.pdf 202,5 КБ 23 ноября 2015 [Банникова А.А.]
4. pdf Neomys_2015.pdf 1,2 МБ 23 ноября 2015 [Банникова А.А.]
5. pdf Feuda_et_al_bij12459.pdf 898,6 КБ 23 ноября 2015 [Банникова А.А.]
6. pdf Talpa_10.1111_zoj.12298_1.pdf 445,7 КБ 23 ноября 2015 [Банникова А.А.]
7. pdf Pisano_et_al_jbi.12476.pdf 1,9 МБ 23 ноября 2015 [Банникова А.А.]
8. статья JICH397.pdf 1,8 МБ 26 ноября 2015 [Кузищин К.В.]
9. тезисы biophys-tesis.pdf 820,8 КБ 5 декабря 2015 [Симоненко Е.Ю.]
10. Prosvirov_2016_Lacon-China.pdf Prosvirov_2016_Lacon-China.pdf 2,3 МБ 15 июля 2016 [Просвиров А.С.]