представление - Институт биоорганической химии

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
Чудакова Дмитрия Михайловича
на соискание гранта Президента Российской Федерации для государственной
поддержки молодых российских ученых - докторов наук (конкурс МД-2013)
Тема исследований: «Технология идентификации нативных пар альфа- и
бета- цепей Т клеточных рецепторов.»
1. Дата и место рождения: 13 Сентября 1978 года, Россия, г. Москва
3. Гражданство: Россия
4. Должность и место работы: заведующий лабораторией Геномики
Адаптивного Иммунитета ИБХ РАН
5. Телефоны:
Рабочий: 8-499-724-81-22
Ученая степень: доктор биологических наук, 03.01.03.
Адрес электронной почты: ChudakovDM@mail.ru
область научного знания: молекулярная биология -03.01.03
ключевые слова по теме:
флуоресцентные белки, фотоактивируемые флуоресцентные белки,
генетически кодируемые флуоресцентные инструменты, флуоресцентная
микроскопия, прижизненная визуализация объектов в клетках и тканях.
6. Резюме о достижениях соискателя
В 1992 году, из гидроидной медузы Aequorea victoria впервые был
клонирован ген зеленого флуоресцентного белка (Green Fluorescent
Protein, GFP). GFP и его многочисленные гомологи являются
уникальными инструментами для мечения живых объектов и за
последнее десятилетие приобрели огромную популярность во всем мире,
как среди исследователей фундаментальных процессов в живых
системах, так и среди разработчиков фармацевтических препаратов и
компаний, ведущих биомедицинские исследования. В 2008 году за
открытие GFP и разработку различных вариантов флуоресцентных
белков была присуждена Нобелевская премия. Среди кандидатов на
эту Нобелевскую премию называлась и фамилия члена-корреспондента
РАН Сергея Анатольевича Лукьянова, в лаборатории которого
Чудаковым Д.М., под его личном руководством, либо при его
непосредственном
участии,
был
получен
ряд
уникальных
флуоресцентных белков, широко применяемых сегодня в
фундаментальных и прикладных исследованиях в лабораториях и
биомедицинских компаниях всего мира.
Чудаков Д.М. является одним из самых цитируемых молодых
ученых России:
Индивидуальный индекс цитирования: 2080 (ISI Web of
Science).
h-и́ндекс (индекс Хирша): 21 (ISI Web of Science).
Чудаков Д.М. - один из ведущих мировых специалистов в области
разработки и применения генетически кодируемых инструментов на
основе флуоресцентных белков, автором 60 публикаций в
рецензируемых научных журналах, в том числе таких высокоцитируемых изданиях как Nature Biotechnology, Nature Methods,
Nature Chemical Biology, Nature Medicine, Nature Reviews in Molecular
Cell Biology, Physiological Reviews, EMBO Molecular Medicine, EMBO
Reports, PNAS, JBC, Trends in Biotechnology, а также глав в книгах,
посвященных исследованию биохимии и практическому применению
флуоресцентных белков.
Чудаков Д.М. является автором ряда международных патентов и
патентных заявок по новым инструментам на основе флуоресцентных
белков, принимал участие более чем в 25 международных конференциях
в 10 странах, в большинстве случаев в качестве приглашенного
докладчика.
Начиная с 2000 года, после окончания Московского
Государственного Университета им. М.В. Ломоносова, Чудаков Д.М.
работал в лаборатории Молекулярных технологий для биологии и
медицины ИБХ РАН над поиском новых флуоресцентных белков, их
изучением, разработкой новых вариантов с улучшенными и
принципиально новыми характеристиками, а также ряда молекулярных
инструментов и прикладных технологий на их основе.
В 2003 году Чудаков Д.М. защитил кандидатскую диссертацию по
теме «Фотоконверсия окрашенных белков из коралловых полипов»,
по специальности «Молекулярная биология».
C 2008 года Чудаков Д.М. возглавил независимую группу
Флуоресцентных инструментов для иммунологии и нейробиологии в
том же институте.
В 2011 году Чудаков Д.М. защитил докторскую диссертацию по
теме «Генетически кодируемые флуоресцентные инструменты для
исследования живых систем», по специальности «Молекулярная
биология».
С 2012 года группа Чудакова Д.М. в ИБХ РАН была преобразована
в лабораторию Геномики Адаптивного Иммунитета.
Под руководством Чудакова Д.М. были подготовлены и успешно
защищены кандидатские диссертации по теме разработке новых
2
инструментов на основе флуоресцентных белков:
Суслова
Екатерина
Андреевна,
«Высококонтрастные
генетически
кодируемые
сенсоры
на
основе
зеленого
флуоресцентного белка», 2008 год, по специальности «Молекулярная
биология».
Щербо Дмитрий Сергеевич, «Дальнекрасные флуоресцентные
белки», 2010 год, по специальности «Молекулярная биология».
Чудаков Д.М. впервые расшифровал механизм обратимой
фотоактивации флуоресценции, включающий cis-trans изомеризацию
хромофора, и получил целый ряд так называемых фотоактивируемых
белков с высоким контрастом активации,
высокой яркостью и
фотостабильностью активируемого флуоресцентного сигнала. (Nature
Biotechnology, 2003; JBC 2003; Nature Biotechnology, 2004).
Флуоресцентные характеристики таких белков могут обратимо либо
необратимо изменяться в ответ на облучение светом определенной
длины волны, что предоставляет уникальные возможности для
прицельной маркировки и слежения за живыми объектами, а также для
технологий флуоресцентной микроскопии сверх-высокого разрешения
(Биохимия, 2003; Nature Rev. Mol. Cell Biol. 2005; Biochemistry, 2005;
Biotechniques, 2007; Nature Protoc., 2007). На основе фотоактивируемых
белков Чудаковым Д.М. была впервые предложена технология
«белковых речек», позволяющая повысить разрешение изображения при
отслеживании быстрой диффузии белков в живых клетках с
использованием повторных циклов обратимой фотоактивации (Traffic,
2006).
Чудаков Д.М. является разработчиком палитры из 8 ярких
мономерных флуоресцентных белков, флуоресцирующих в диапазоне
всего видимого спектра и позволяющих проводить многоцветное
мечение молекул в живых клетках: TagBFP, TagCFP, TagGFP, TagYFP,
TagRFP (Nature Methods, 2007a), FusionRed, а также дальне-красные
белки mKate (Nature Methods, 2007b) и mKate2 (Biochem J., 2009).
Белок TagRFP является самым ярким из разработанных мономерных
красных флуоресцентных белков, существенно опережает немногие
имеющиеся аналоги, и хорошо зарекомендовал себя в химерных
конструкциях с различными исследуемыми белками. Белок mKate2
является абсолютным лидером по яркости среди полученных на
сегодняшний день мономерных дальне-красных флуоресцентных белков.
Чудаковым Д.М. разработаны 7 ярких быстро созревающих
флуоресцентных белков с максимумами эмиссии от 502 до 670 нм:
3
TurboGFP, TurboYFP, TurboRFP, TurboFP602, Катюша (Katushka,
Nature Methods, 2007b), eqFP650, и eqFP670 (Nature Methods, 2010).
Белок eqFP670 характеризуется самой длинноволновой эмиссией
флуоресценции среди когда-либо разработанных флуоресцентных
белков. Следует особо выделить флуоресцентный белок Катюша,
сочетающий высокую яркость и длинноволновую эмиссию
флуоресценции. Катюша существенно повышает чувствительность
технологий прижизненной визуализации клеток и тканей в трансгенных
организмах в биомедицинских исследованиях, и уже начинает находить
применение в практической медицине. Показано, что белки Катюша и
eqFP650 на сегодня являются лучшими маркерами для визуализации
объектов в толще живых тканей (Nature Medicine, 2011, в печати).
Чудаковым Д.М. впервые получены генетически кодируемые
сенсоры ионов кальция на основе пермутированного флуоресцентного
белка, Case12 и Case16, характеризуемые более чем 10-кратным
возрастанием яркости флуоресценции в субмикромолярном диапазоне
измеряемых концентраций, быстрым созреванием хромофора при 37°С и
высокой расчетной яркостью флуоресценции (BMC Biotechnol., 2007).
Была продемонстрирована высокая эффективность полученных сенсоров
в живых клетках и тканях, в том числе в органотипических срезах мозга.
Чудаковым Д.М. были впервые получены данные о структурнофункциональной организации кальциевых сенсоров на основе
пермутированных флуоресцентных белков (Sensors, 2010).
При участии Чудакова Д.М. была открыта способность зеленых
флуоресцентных белков к необратимой фотоконверсии в красную форму
в присутствии акцепторов электронов, в качестве которых могут
выступать как неорганические, так и органические окислители.
Показано, что в этой реакции зеленый флуоресцентный белок выступает
в качестве эффективного свето-индуцируемого донора электронов.
Показано, что окислительная фотоконверсия зеленых флуоресцентных
белков может быть индуцирована в живых эукариотических клетках и
трансгенных животных за счет внутриклеточных акцепторов электронов
(Nature Chem. Biol. 2009). Показано, что фотостабильность зеленых
флуоресцентных белков в живых клетках может быть значительно (до 10
раз) повышена за счет снижения эффективности окислительной
фотоконверсии, путем удаления из среды рибофлавина и некоторых
других витаминов, способных выступать в качестве электрон-акцепторов
(Nature Methods, 2009).
Чудаковым Д.М. получен ряд генетически кодируемых сенсоров на
4
основе эффекта FRET между двумя флуоресцентными белками, в том
числе сенсоры специфичных протеазных активностей: фактора Xа,
гранзима B, сенсоры программируемой клеточной гибели, а также
сенсоры изменения мембранного потенциала (Microsc Res Tech, 2006;
Биохимия, 2007; BMC Biotechnol, 2007; PLoS ONE, 2009; BMC
Biotechnol, 2009). Показано, что полученные сенсоры характеризуются
высоким изменением соотношения пиков эмиссии в ответ на
детектируемые процессы. Высокая яркость флуоресценции, низкая pHзависимость флуоресцентного сигнала, высокая фотостабильность и
выраженный флуоресцентный ответ позволяют применять эти сенсоры в
качестве надежных репортеров в фундаментальных и прикладных
биомедицинских исследованиях.
Чудаковым Д.М. получен первый генетически кодируемый
фотосенсибилизатор (Nature Biotechnology, 2006; Nature Protocols
2006). Было продемонстрировали in vivo, что полученный
фотосенсибилизатор может являться мощным инструментом для
оптогенетических исследований роли активных форм кислорода и
моделировании связанных паталогических состояний. В частности, было
показано, что экспрессируемый в клетках сердечной мышцы мембраннолокализованный белок-фотосенсибилизатор является эффективным
инструментом для изучения паталогических состояний, связанных с
сердечной недостаточностью (BMC Dev Biol, 2010, Zebrafish, 2011).
Облучение
клеток,
экспрессирующих
белок
слияния
фотосенсибилизатор–гистон H2B, позволяет временно блокировать
деление клеток в культуре. Таким образом, этот белок является мощным
инструментом для исследования процессов митоза и мейоза, а также для
исследования роли специфических клеточных популяций в развитии,
регенерации и канцерогенезе (Biochem J, 2011).
Описанные выше и ряд других генетически кодируемых
молекулярных инструментов, разработанных Чудаковым Д.М., сегодня
широко известны и активно применяются в научных лабораториях
и на фармацевтических и биомедицинских компаниях всего мира.
7. Сведения о наличии у соискателя премий, призов и иных наград:
свидетельствующих о признании его научных и иных творческих
достижений
1. Медаль Российской академии наук с премией для молодых ученых
РАН, 2005 г.
2. Медаль Европейской Академии наук, 2006 г.
5
3. Лауреат программы "Выдающиеся ученые. Кандидаты и доктора наук
РАН", 2006-2007, 2008-2009 гг.
4. Лауреат грантов Президента Российской Федерации молодым
российским ученым, 2006-2007, 2008-2009 гг.
5. Диплом I степени МАИК за лучшую публикацию в журнале
«Биоорганическая химия» за 2007 год.
6. Премия конкурса МАИК «Наука/Интерпериодика» на лучшую
публикацию по биологическим наукам за 2008 год.
7. Диплом за лучшую публикацию в журналах РАН за 2008 год.
8. Диплом II степени МАИК за лучшую публикацию в журнале
«Биоорганическая химия» за 2010 год.
9. Диплом за наиболее цитируемую за 2011 год публикацию в журналах
группы BJ Cell.
Работы Чудакова ДМ входили в число важнейших достижений РАН.
6