Развитие метода целевого LC-MS/MS анализа липидома растений в связи с исследованием включения и метаболической конверсии экзогенных фосфолипидов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-24-01152

НазваниеРазвитие метода целевого LC-MS/MS анализа липидома растений в связи с исследованием включения и метаболической конверсии экзогенных фосфолипидов

Руководитель Котлова Екатерина Робертовна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук , г Санкт-Петербург

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-206 - Физиология и биохимия растений

Ключевые слова мембранные липиды, фосфолипиды, стерины, гликоцерамиды, молекулярные виды липидов, хроматография, масс-спектрометрия, липидомика, метаболизм липидов, транспорт, растения

Код ГРНТИ34.31.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Фосфолипиды определяют основные физико-химические параметры мембран клеток и их отдельных компартментов, в том числе текучесть, проницаемость, плотность упаковки, плотность заряда, «bilayer-disrupting» свойства. Являясь естественным окружением мембраносвязанных белков, они, наравне с субстратом, активаторами и ингибиторами, регулируют их активность. Выявляемое в последние годы (благодаря развитию LC-ESI-MS/MS, MALDI-MS/MS, NMR исследований липидома) структурное многообразие фосфолипидов заставляет заново переосмыслить ранние представления об их регуляторной функции. Появляется все больше данных о способности отдельных минорных молекулярных видов фосфолипидов регулировать активность факторов транскрипции, транспортных и сигнальных белков. Понимание функциональной роли фосфолипидных молекул, многообразия и взаимозависимости реакций, приводящих к их образованию, стало одной из важнейших задач современной биохимии. Исследования последних лет показали, что грибы и растения, способные синтезировать весь спектр липидов de novo и не нуждающиеся в липидном источнике питания, имеют развитую систему, позволяющую усваивать экзогенные липиды. Это открытие породило много новых вопросов, касающихся уникальной роли определенных липидных молекул, механизмов их образования, извлечения и конверсии, участия во взаимодействии организма с внешней средой. Настоящий проект направлен на выявление масштабов гетерогенности липидов и ее связи с таксономическим и/или экологическим статусом организма, выяснением причин и механизмов ее возникновения, а также места, занимаемого в липидном обмене, процессов поглощения фосфолипидов из внешней среды и физиологического значения этого явления. В результате выполнения проекта будут разработаны протоколы анализа мембранных липидов растений методами LC-ESI-MS/MS и ESI-MS/MS, что станет основой развития новых научных тематик, связанных с изучением структуры и функций мембран, мембранных комплексов, ферментов, рецепторов, ионных каналов и других макромолекул, регулируемых липидным окружением. Результатом комплексного исследования разнообразия молекулярных видов фосфолипидов (липидома) растений станет создание липидомных карт представителей различных таксономических групп растений и разработка системы типирования фосфолипидных профилей на основе доминирующих молекулярных видов фосфатидилхолинов и фосфатидилэтаноламинов. Использование флуоресцентно-меченых производных фосфолипидов позволит детально изучить процесс поглощения растениями экзогенных липидов, получить данные о зависимости реакций интернализации экзогенных липидов от их структурных характеристик (полярной группы, длины жирнокислотных цепей, наличия двойных связей и др.), оценить активность конверсии включенных флуоресцентных фосфолипидов в другие молекулярные виды и классы липидов. Физиологическое значение процесса интернализации экзогенных фосфолипидов будет установлено в серии экспериментов с недостатком света и отсутствием фосфора в среде. Полученные результаты позволят судить, чем являются экзогенные фосфолипиды для растений – источником фосфора и/или определенных жирных кислот. Сравнительный анализ экспрессии гена ALA10, кодирующего P4-ATP-азу (флиппазу) у разных фосфолипидных типов растений позволит определить корреляцию этого признака с работой P4-ATP системы транспорта экзогенных липидов. Решение поставленных задач позволит выйти на новый уровень LC-ESI-MS/MS исследований липидома растений, а также послужит основой в развитии представлений о включении и конверсии экзогенных фосфолипидов растениями.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Котлова Е.Р., Сеник С.В., Серебряков Е.Б., Мишарев А.Д., Манжиева Б.С., Пожванов Г.А., Пузанский Р.К., Псурцева Н.В. Биосинтез фосфолипидов у базидиомицетов: вклад основного и альтернативного путей, включая реакции ремоделирования жирных кислот, в определение молекулярного разнообразия VIII Пущинская конференция «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов», Школа-конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Генетические технологии в микробиологии и микробное разнообразие»: сборник тезисов. М.: ГЕОС, Сборник тезисов VIII Пущинской конференции «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов», М.: ГЕОС, 2022. С. 153-154. (год публикации - 2022)
10.34756/GEOS.2022.17.38335

2. Манжиева Б.С., Сеник С.В., Серебряков Е.Б., Котлова Е.Р. Применение метода SWATH в липидомике на примере исследования гетерогенного распределения фосфолипидов в культуре базидиального гриба Сборник докладов VIII Пущинской конференции «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов», М.: ГЕОС, 2022., Сборник докладов VIII Пущинской конференции «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов», М.: ГЕОС, 2022. С. 172-173. (год публикации - 2022)
10.34756/GEOS.2022.17.38346

3. Котлова Е.Р., Сеник С.В., Козлова И.В., Серебряков Е.Б. Сравнительная характеристика липидома Cycas revoluta и Cycas rumphii (Cycadaceae) Ботанический журнал (год публикации - 2024)

4. Котлова Е.Р., Сеник С.В., Пожванов Г.А., Прокопьев И.А., Болдырев И.А., Манжиева Б.С., Амигуд Е.Я., Пузанский Р.К., Хакулова А.А., Серебряков Е.Б. Uptake And Metabolic Conversion Of Exogenous Phosphatidylcholines Depending On Their Acyl Chain Structure In Arabidopsis thaliana International Journal of Molecular Sciences (год публикации - 2023)

5. Манжиева Б.С., Сеник С.В., Серебряков Е.Б., Хакулова А.А., Котлова Е.Р. Применение метода целевого LC-MS/MS анализа для исследования профиля полярных глицеролипидов X Съезд Общества физиологов растений России (ОФР) «Биология растений в эпоху глобальных изменений климата», 18-23 сентября 2023 года, г. Уфа, "БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ В ЭПОХУ ГЛОБАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА", X Съезд общества физиологов растений России Всероссийская научная конференция с международным участием,Уфа.:2023, 18.09.-23.09. С. 234. (год публикации - 2023)

6. Пожванов Г.А., Сеник С.В., Котлова Е.Р ИНТЕРНАЛИЗАЦИЯ ЭКЗОГЕННЫХ ФОСФОЛИПИДОВ В КОРНЯХ РАСТЕНИЙ И УЧАСТИЕ АКТИНОВОГО ЦИТОСКЕЛЕТА "БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ В ЭПОХУ ГЛОБАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА", X Съезд общества физиологов растений России Всероссийская научная конференция с международным участием,Уфа.:2023, 18.09.-23.09. С. 294., "БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ В ЭПОХУ ГЛОБАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА", X Съезд общества физиологов растений России Всероссийская научная конференция с международным участием,Уфа.:2023, 18.09.-23.09. С. 294. (год публикации - 2023)

7. Сеник С.В., Котлова Е.Р., Пожванов Г.А., Манжиева Б.С. , Амигуд Е.Я., Хакулова А.А., Серебряков Е.Б. Применение методов масс-спектрометрии в липидомике на примере исследования метаболизма фосфатидилхолинов XI СЪЕЗД ВМСО, X ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ «МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ И ЕЕ ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ», ОБЩЕРОССИЙСКАЯ ОБЩЕСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВСЕРОССИЙСКОЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО. М.:2023, 30.10-03.11, С. 122., XI СЪЕЗД ВМСО, X ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ «МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ И ЕЕ ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ», ОБЩЕРОССИЙСКАЯ ОБЩЕСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВСЕРОССИЙСКОЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО. М.:2023, 30.10-03.11, С. 122. (год публикации - 2023)

8. Котлова Е.Р., Сеник С.В., Пожванов Г.А., Манжиева Б.С. , Амигуд Е.Я., Хакулова А.А., Серебряков Е.Б. Идентификация и количественный анализ молекулярных видов фосфолипидов Arabidopsis thaliana в исследовании влияния экзогенных липидов на рост и развитие корневой системы растений XI СЪЕЗД ВМСО, X ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ «МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ И ЕЕ ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ», ОБЩЕРОССИЙСКАЯ ОБЩЕСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВСЕРОССИЙСКОЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО. М.:2023, 30.10-03.11, С. 122., XI СЪЕЗД ВМСО, X ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ «МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ И ЕЕ ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ», ОБЩЕРОССИЙСКАЯ ОБЩЕСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВСЕРОССИЙСКОЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО. М.:2023, 30.10-03.11, С. 122. (год публикации - 2023)

Публикации