Научно-исследовательский институт биологии

Лаборатория "Cтресс-физиологии и перспективных

биотехнологий"

 

   Лаборатория создана по результатам конкурсного отбора научных проектов, выполняемых научными коллективами исследовательских центров и научных лабораторий образовательных организаций высшего образования, проведенного Министерством науки и высшего образования Российской Федерации в 2019 году. 

     Конкурс был реализован в рамках реализации национального проекта «Наука и университеты».    

   Министерство науки и высшего образования РФ поддержало проект НИИ биологии ИГУ «Биотехнологический потенциал Байкала создание прорывных технологий и продуктов на основе генетических ресурсов уникальных эндемиков озера» под руководством д.б.н. М.А. Тимофеева. Именно эта поддержка и позволила в 2020 году создать новую лабораторию, основной штат которой составили молодые ученые иркутского государственного университета, выпускники программ магистратуры и аспирантуры, а также молодые кандидаты наук.



 

Научные кадры:

   
    В лаборатории реализуется кадровый принцип «молодежной лаборатории» при котором большую часть сотрудников составляют именно молодые ученые.
 

     Текущий штат лаборатории: 32 научных сотрудника, при этом доля молодых исследователей до 39 лет ~ 80%. Среди них 6 молодых кандидатов наук, 7 аспирантов, а также студенты и выпускники программ магистратуры биолого-почвенного факультета ИГУ.



 

 Заведующий лабораторией 

д.б.н. Тимофеев Максим Анатольевич

 
 
Наукометрия:
 
h-index: WoS, Scopus - 19,    
Citations: WoS, Scopus  >1500
 
- Web of ScienceF-2071-2010  
Scopus55899341800
 
SPIN-код: 2801-1765                                                

                              Лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники для молодых ученых

Почётный работник науки и высоких технологий РФ

       


  "На базе нашей лаборатории мы ведем работу по формирование центра исследований и разработок, обеспечивающего полный цикл научно-технологических работ в области биотехнологии: от поиска и выявления уникальных свойств и характеристик, присущих байкальским эндемикам, до создания с использованием этих свойств биотехнологических решений, перспективных для выхода на рынки реальной экономики. 

    Ключевым преимуществом наших исследований является фокус на экосистему озера Байкал, не имеющего аналогов по видовому разнообразию и эндемизму.  Благодаря уникальной специфике и особенностям, предоставляемым экосистемой озера, реально получение научных результатов, достижение которых невозможно ни в одной другой точке мира "  /Максим Тимофеев/    


Цели и задачи:

  Основные цели лаборатории заключаются в выполнении фундаментальных и прикладных научно-исследовательских работ в области стресс-физиологии гидробионтов озера Байкал и биотехнологических исследований.

 

В том числе: 
  •  Проведении комплексных работ в области изучения стресс-физиологии гидробионтов, поиска новых природных соединений с биологической активностью и функцией, поиска новых уникальных свойств эндемичных организмов, перспективных для создания генетических конструкций, разработки новых высокочувствительных сенсоров на основе живых систем
  • Разработке и апробации новых методов экологического мониторинга водных экосистем и оценки стрессовых состояний гидробионтов
  •  Выполнении работ по оценке экологического состояния объектов Байкальской природной территории, разработке рекомендаций по их охране и восстановлению, по сохранению биологического разнообразия

 

Молодежные научные группы:

В структуре лаборатории действуют четыре научно-исследовательские группы, под руководством молодых кандидатов наук:

руководитель к.б.н. Антон Гурков   

   

 

 

Web of ScienceM-8708-2014  
Scopus49863240800   

   Группа сенсорных технологий в биологических приложениях сфокусирована на разработке имплантируемых сенсоров и методик их применения для отслеживания состояния разнообразных живых организмов, в первую очередь гидробионтов.

    К основным задачам исследовательской деятельности группы относится формирование комплекса имплантируемых сенсоров, чувствительных к ряду наиболее важных физиологических параметров внутренних сред животных и готовых как к применению для фундаментальных исследований и экологического мониторинга водоёмов, так и к внедрению в промышленности для решения задач аквакультуры, токсикологического тестирования и контроля качества питьевой воды.

   На данный момент проводимые работы связаны с разработкой ряда оптических сенсоров, выбором их оптимальной формы и покрытия для максимально длительного применения в тканях рыб и ракообразных.

 

 
  •  Группа молекулярной генетики эндемиков озера Байкал 

руководитель к.б.н. Полина Дроздова  

 
 
Web of ScienceQ-5725-2019 
Scopus54784348700  

  Работа группы связана со всесторонней молекулярно-генетической характеристикой уникальной эндемичной фауны амфипод Байкальского региона. Ведутся работы по сравнению профилей экспрессии генов массовых байкальских и голарктического видов.

  Изучаются транскрипты семейства генов hsp/hsc70, представители которого играют важную роль в стресс-ответе. Отдельный проект связан с формированием окраски и молекулярными основами зрения байкальских амфипод.
 
   Ведутся исследования геномов ключевых видов амфипод Байкальского региона и репродуктивных барьеров как движущей силы видообразования. Отдельное направление исследований — изучение размера и структуры геномов некоторых видов, выполняются работы по сборке и аннотации сложного генома ключевого для литорали Байкала вида Eulimnogammarus verrucosus с использованием гибридной сборки чтений секвенирования второго и третьего поколений.

 

  •  Группа изучения иммунитета холодоводных рыб 

руководитель к.б.н. Екатерина Борвинская 

 
 
Web of ScienceA-8006-2014  
Scopus:  45960996900 
  В рамках выполняемых задач группы на тканевом, клеточном и молекулярном уровне изучаются процессы инфицирования рыб различными патогенными микроорганизмами и паразитическими червями. Ведется оценка механизмов ответной иммунной реакции культивируемых и диких рыб на внедрение в ткани искусственных имплантов и природных патогенов.
 
  Используя методы молекулярной биологии исследуются биохимические реакции, протекающие на границе взаимодействия тканей рыб с чужеродным материалом, покровами паразитических червей и стенками бактерий. Методами клеточной биологии и оценки морфологии тканей изучаются механизмы ранозаживления у рыб при низких температурах.
 
   Ведётся мониторинг гельминтных и бактериальных инфекций у рыб из Байкала, водоёмов Иркутской области и Республики Бурятия, в том числе на форелевых хозяйствах. 
 
 
 
  •  Группа разработки технологий цифрового мониторинга планктона 

руководитель к.б.н. Ольга Русановская

 
 
Web of Science: F-0000-000  
ORCID0000-0003-3955-6105
Scopus:  56613412900 

    В рамках работы исследовательской группы, совместно с технологическими компаниями Yandex.Cloud и Maritime AI ведётся создание нейросетевого алгоритма для мониторинга экосистемы Байкала - интеллектуальной системы цифровой поддержки процесса анализа проб фито и зоопланктона, которую можно обучить распознаванию мельчайших планктонных организмов, чтобы автоматизировать основной объем рутинной аналитической работы ученых.

    Разрабатываемые технологические решения будет интегрированы в действующий (рекордный) проект долговременного экологического мониторинга Байкала «Точка №1», осуществляемым учеными института биологии с 1945 года. 



 

Научное сотрудничество и международные коллаборации

 Научный коллектив лаборатории является международно признанной исследовательской группой и сотрудничает с ведущими организациями России и мира. В рамках действующих договоров о научном сотрудничестве сотрудники научного коллектива успешно и результативно работают в партнерстве с учеными ведущих научных центров Германии, США, Великобритании, Сингапура и Финляндии.

    Основные международные партнерские группы:
     

Центр экологических исследований им. Гельмгольца -UFZ (Лейпциг, Германия). Группа "Bioanalytical Ecotoxicology" Dr. Till Luckenbach

     
  Институт полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера -AWI (Бремерхафен, Германия).  Группа "Integrative Ecophysiology" Prof. Dr. Hans-Otto Pörtner
     
  Университет Астона (Великобритания).   Группа  "BioPhotonics group". Prof. Dr. Igor Meglinski  
     
  Университет г.Росток (Германия).   Группа "Physiological mechanisms of environmental adaptation and stress tolerance" Prof. Inna Sokolova
       
  Институт фармацевтических исследований им.Гельмгольца -HIPS (Саарбрюкен, Германия).  Helmholtz Institute for Pharmaceutical Research Saarland  Группа "Actinobacteria Metabolic Engineering" Dr. Andriy Luzhetskyy
        
  Институт исследования материалов и инжиниринга - IMRE  (Сингапур).   A*STAR's Institute of Materials Research and Engineering - Dr. Sadovoy Anton 


 

Ключевые научные публикации сотрудников лаборатории

(в изданиях WoS, Scopus c 2020 по наст.время)

Drozdova, P.; Saranchina, A.; Madyarova, E.; Gurkov, A.; Timofeyev, M. Experimental Crossing Confirms Reproductive Isolation between Cryptic Species within Eulimnogammarus verrucosus (Crustacea: Amphipoda) from Lake Baikal. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 10858 (IF 6.2, Q1)    
       
Madyarova, E.; Shirokova, Y.; Gurkov, A.; Drozdova, P.; Baduev, B.; Lubyaga, Y.; Shatilina, Z.; Vishnevskaya, M.; Timofeyev, M. Metabolic Tolerance to Atmospheric Pressure of Two Freshwater Endemic Amphipods Mostly Inhabiting the Deep-Water Zone of the Ancient Lake Baikal. Insects 2022, 13, 578 (IF 3.1, Q1)       
       
Popov A., Timofeyev M., Bykov A., Meglinski I. “Luminescent upconversion nanoparticles evaluating temperature-induced stress experienced by aquatic organisms owing to environmental variations”, iScience, 2022, 25, 104568 (IF 6.1, Q1)    
       
Karnaukhov, D., Biritskaya, S., Dolinskaya, Okholina, A., Silow, E. Distribution Features of Microplastic Particles in the Bolshiye Koty Bay (Lake Baikal, Russia) in Winter, Pollution, 2022, 8(2), стр. 435–446     
       
Meyer, M.F., Ozersky, T., Woo, K.H., K.Shchapov, A. Galloway, J. Schram, D. Snow, M. Timofeyev, D. Karnaukhov, M. Brousil, Hampton S.E.  A unified dataset of colocated sewage pollution, periphyton, and benthic macroinvertebrate community and food web structure from Lake Baikal (Siberia).   Limnology And Oceanography Letters, 2022, 7(1), стр. 62–79 (Q1, IF 7,78)
   
       
Gatter T., S. Löhneysen, J. Fallmann, P. Drozdova, T. Hartmann, Stadler P.F.  LazyB: fast and cheap genome assembly. Algorithms for Molecular Biology, 2021, volume 16, Article number: 8 (IF 1.4)     
       
Borvinskaya, E., Kochneva, A., Bedulina, D., Smirnov, L., Babkina, I. Comparative Analysis of Proteins of Functionally Different Body Parts of the Fish Parasites Triaenophorus nodulosus and Triaenophorus crassus.  2021, Acta Parasitologica, 66(4), стр. 1137–1150 (IF 1.4)    
       
Meyer, M.F., Ozersky, T., Woo, K.H., Shchapov, K., Galloway, A.W.E., Schram, J.B., Snow, D.D., Timofeyev, M.A., Karnaukhov, D.Y., Brousil, M.R. and Hampton, S.E. (2021), A unified dataset of colocated sewage pollution, periphyton, and benthic macroinvertebrate community and food web structure from Lake Baikal (Siberia). Limnology and Oceanography Letters (Q1, IF 7.8)    
       
Lipaeva, P., Vereshchagina, K., Drozdova, P., Jakob, L., Kondrateva, E., Lucassen, M., Bedulina, D., Timofeyev, M., Stadler, P., & Luckenbach, T. (2021). Different ways to play it cool: Transcriptomic analysis sheds light on different activity patterns of three amphipod species under long-term cold exposure. Molecular Ecology, 00, 1– 17. https://doi.org/10.1111/mec.16164 (Q1, IF 6.1)    
       
Barbitoff, Y. A., Matveenko, A. G., Matiiv, A. B., Maksiutenko, E. M., Moskalenko, S. E., Drozdova, P. B., Polev, D. E., Beliavskaia, A. Y., Danilov, L. G., Predeus, A. V., & Zhouravleva, G. A. (2021). Chromosome-level genome assembly and structural variant analysis of two laboratory yeast strains from the Peterhof Genetic Collection lineage. G3 (Bethesda, Md.), 11(4), jkab029. (Q1, IF 2.7)    
       
Bedulina D., Drozdova P., Gurkov A., M.Bergen, P.F. Stadler, T. Luckenbach, M. Timofeyev, S. Kalkhof. . Proteomics reveals sex-specific heat shock response of Baikal amphipod Eulimnogammarus cyaneus, Science of The Total Environment, Volume 763, 143008 (2021) (Q1, IF 7.9)    
       
Pilla, R.M., Mette, E.M., Williamson, C.E.,.. H.V. Pislegina,.. O.O. Rusanovskaya,... S.V. Shimaraeva, Eugene A. Silow,.. M.A. Timofeyev et al. Global data set of long-term summertime vertical temperature profiles in 153 lakes. Scientific Data (Nature Publishing Group)8, 200  (2021) (Q1, IF 5.5)    
       
Shchapova, E., Nazarova, A., Vasilyeva, U. et al. Cellular Immune Response of an Endemic Lake Baikal Amphipod to Indigenous Pseudomonas sp. Marine Biotechnology (2021).  (Q1, IF 3.4)    
       
Kraemer, B.M., Pilla, R.M., Woolway, R.I... Silow, E.A.... Timofeyev, M.A... et al. Climate change drives widespread shifts in lake thermal habitat. Nature Climate Change (2021).  (Q1, IF 20.893)    
       
Vereshchagina, K., Kondrateva, E., Mutin, A. et al. Low annual temperature likely prevents the Holarctic amphipod Gammarus lacustris from invading Lake Baikal. Sci Rep 11, 10532 (2021). (Q1, IF 3.998)    
       
Drozdova, P., Kizenko, A., Saranchina, A. et al. The diversity of opsins in Lake Baikal amphipods (Amphipoda: Gammaridae). BMC Ecol Evo 21, 81 (2021). (Q1, IF 3.045)    
       
Karnaukhov, D., Teplykh, M., Dolinskaya, D.,  Biritskaya S., Ermolaeva Y., Viktoria Pushnica, I. Kuznetsova, Bukhaeva, L., Silow, E.  Light pollution affects the coastal zone of Lake Baikal (2021) Limnological Review, 21(3), стр. 165–168    
       
Pekkoeva, S.N., Voronin, V.P., Shatilina, Z.M. Madyarova E.V.,  Axenov-Gribanov D.V.,  Shirokova Y.A., Timofeyev M.A., Nemova N.N., Murzina S.A. Lipid and fatty acid composition of scavenging amphipods Ommatogammarus spp. from different depths of lake Baikal. Limnology (2021). (Q2, IF 1.625)    
       
Borvinskaya E, Gurkov A, Shchapova E, Mutin A, Timofeyev M. 2021. Histopathological analysis of zebrafish after introduction of non-biodegradable polyelectrolyte microcapsules into the circulatory system. PeerJ 9:e11337 (Q2, IF 2.38)    
       
Brown KP, Gerber A, Bedulina D, Timofeyev MA. Human impact and ecosystemic health at Lake Baikal. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water. 2021; e1528. (Q1, IF 4.4).    
       
Jakob, L., Vereshchagina, K.P., Tillmann, A. et al. Thermal reaction norms of key metabolic enzymes reflect divergent physiological and behavioral adaptations of closely related amphipod species. Sci Rep 11, 4562 (2021). (Q1, IF 3.998)    
       
Pilla, R.M., Williamson, C.E., Adamovich, B.V....Timofeyev, M.A... et al. Deeper waters are changing less consistently than surface waters in a global analysis of 102 lakes. Sci Rep 10, 20514, 2020 (Q1, IF 3.998).      
       
Carrea L., R. I. Woolway, C. J. Merchant, M. T. Dokulil, C. L. DeGasperi, E. de Eyto, S. Kelly, R.S. La Fuente, W. Marszelewski, L. May, A. M. Paterson, M. Pulkkanen, J. A. Rusak, O. Rusanovskaya, S. G. Schladow, M. Schmid, S. V. Shimaraeva, E. A. Silow, M. A. Timofeyev, P. Verburg, S. Watanabe, and G. A. Weyhenmeyer, 2020: Lake surface temperature [in “State of the Climate in 2019”]. Bull. Amer. Meteor. Soc., 101 (8), Si–S429  (Q1, IF - 9.384)    
       
Kochneva, A., Drozdova, P., Borvinskaya, E. The first transcriptomic resource for the flatworm Triaenophorus nodulosus (Cestoda: Bothriocephalidea), a common parasite of holarctic freshwater fish (2020) Marine Genomics, 51,   № 100702. (Q2, IF-1.7)    
       
Drozdova P, Saranchina A, Morgunova M, Kizenko A, Lubyaga Y, Baduev B, Timofeyev M. 2020. The level of putative carotenoid-binding proteins determines the body color in two species of endemic Lake Baikal amphipods. PeerJ 8:e9387 (Q1, IF 2.35)    
       
Burskaia V., S. Naumenko, M. Schelkunov, D. Bedulina, T. Neretina, A. Kondrashov, L. Yampolsky, G.A Bazykin, Excessive parallelism in protein evolution of Lake Baikal amphipod species flock, Genome Biology and Evolution, evaa138. (IF 3.4, Q1)    
       

Ozersky T., Nakov T., Hampton S., Rodenhouse N., Shchapov K., Woo K., Wright K., Pislegina E., Izmesteva L., Silow E., Timofeyev M., Moore M. “Hot and sick? Impacts of warming and a parasite on the dominant zooplankter of Lake Baikal”, Limnology and Oceanography, 2020, V.65, 11,  P. 2772-2786 (IF 4.325, Q1)

   
       
Lubyaga et al. "Invader amphipods Gmelinoides fasciatus (Stebbing, 1899) inhabiting distant waterbodies demonstrate differences in tolerance and energy metabolism under elevated temperatures" Journal of Great Lakes Research (IF 2.17,Q1)    
       
Voitsekhovskaia, I.; Paulus, C.; Dahlem, C.; Rebets, Y.; Nadmid, S.; Zapp, J.; Axenov-Gribanov, D.; Rückert, C.; Timofeyev, M.; Kalinowski, J.; Kiemer, A.K.; Luzhetskyy, A. Baikalomycins A-C, New Aquayamycin-Type Angucyclines Isolated from Lake Baikal Derived Streptomyces sp. IB201691-2A. Microorganisms 2020, 8, 680. (Q2, IF 3.8)    
       
Drozdova, P., Madyarova, E., Dimova, M., Gurkov, A., Vereshchagina, K., Adelshin,R.,  Timofeyev,  M.,  The  diversity  of  microsporidian  parasites  infecting  the  Holarctic  amphipod Gammaruslacustris  from  the  Baikal  region  is  dominated  by  the  genus Dictyocoela, Journal  of  Invertebrate  Pathology, 2020 (Q1, IF-2.8)      
       
Protasov ES, Axenov-Gribanov DV, Shatilina ZM, Timofeyev MA, Lane AL (2020) Freshwater Actinobacteria from sediments of the deep and ancient Lake Baikal (Russia) and their genetic potential as producers of secondary metabolites. Aquatic Microbial Ecology 84:1-14. (Q2, IF-1.2)    
       
Protasov, E.S., Axenov-Gribanov, D.V., Rzhechitsky, Y.A. V. A. Emshanova, Y. A. Shirokova, M. A. Timofeyev. Diversity of culturable actinobacteria associated with deepwater endemic amphipods of Lake Baikal and study of their biosynthetic capabilities.  Limnology, 2020 (Q2, IF-1.58).      
       

Shatilina Zh., P. Drozdova, D. Bedulina, L. Rivarola-Duarte, S. Schreiber, C. Otto, F. Jühling, S. Aulhorn, W. Busch, Y. Lubyaga, E. Kondrateva, T. Pobezhimova, L. Jakob, M. Lucassen, F. J. Sartoris, J. Hackermüller, H.O. Pörtner, P.F. Stadler, T. Luckenbach (2020) Transcriptome-level effects of the model organic pollutant phenanthrene and its solvent acetone in three amphipod species. Comparative Biochemistry and Physiology - Part D: Genomics and Proteomics. 33,100630  (Q1, IF-3.3)



 

   

       

 

Материалы в СМИ и интернет-медиа:
  •     Открытая лекция д.б.н. Максима Тимофеева в рамках первой летней школы академического совершенства — образовательном проекте, объединяющего лучшие практики укрепления конкурентоспособности университетов (ТюмГУ, СФУ). В лекции дан обзор передовых научных проектов, выполняемых в институте, а также приведены базовые сведения об экологии озера Байкал и факторах, обуславливающих его уникальность как объекта научных исследований.