Школа молодых учёных

В данном направлении будут рассмотрены базовые элементы и особенности маркерной и геномной селекции зерновых и масличных культур, принципы геномного редактирования и феномики. В рамках данного направления предусмотрена экскурсия на экспериментальные поля ТатНИИСХ ФИЦ КазНЦ РАН.

Дата, время, место

10.07.2023, 11:00-19:00, КИББ

11.07.2023, 08:00-13:00, IT-Park и Опытные поля ТатНИИСХ ФИЦ КазНЦ РАН (будет организован транспорт на поля)

Особые требования

Для выезда на экспериментальные поля необходимо иметь с собой соответствующую погодным условиям одежду и сменную обувь: резиновые сапоги или треккинговые ботинки, дождевик, головной убор и пр.

 Куратор:

Пономарева Мира Леонидовна, д.б.н., профессор, главный научный сотрудник ТатНИИСХ ФИЦ КазНЦ РАН, Казань, Россия

Предварительная программа

Лекции

1. Основы генетических технологий и направления их использование в селекции зерновых культур

Рассмотрение базовых элементов и особенностей маркерной селекции зерновых культур, актуальные вопросы практического использования различных биотехнологических подходов в селекции зерновых культур, включая такие направления как геномное редактирование и дигаплоидные технологии.

Лектор - Салина Елена Артемовна, д.б.н., профессор, рук. отдела молекулярной генетики растений, ФИЦ ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия.

2. Генетические технологии и применение маркеров в селекции масличных культур (на примере подсолнечника)

Рассмотрение генетических особенностей масличных культур, разработки и применения генетических технологий в селекции масличных культур.

Лектор - Соловьев Александр Александрович, д.б.н., профессор, ФГБУ «ВНИИКР», ФГБНУ ВНИИСБ, Москва, Россия.

3. Whole genome-based breeding in crops: Genome Wide Association Studies -GWAS- and Genomic Selection -GS- as powerful approaches (in English)

Speaker - Gentzbittel Laurent, Professor Skoltech, Moscow, Russia/France.

Мастер-класс

1. Биоинформатические подходы и применение NanoPore технологии в селекции (на примере масличных культур).

Ведущий - Киров Илья Владимирович, к.б.н., зав. лабораторией ВНИИСБ, МФТИ, Москва, Россия.

2. Возможности системы Phenospex Microscan для анализа спектральных и морфологических характеристик растений.

Ведущие - Патрин Максим Михайлович, технический директор, Ситников Максим Александрович, менеджер, Компания «Феномика», Москва, Россия.

Практические занятия

1. Practical courses (in English):

Session 1. Familiarization with GAPIT software and exploration of phenotypic and genotypic data.

Session 2. GWAS – General Linear Model (GLM), Mixed Linear Model (MLM), Population structure, Kinship.

Session 3. SUPER (Settlement of MLM Under Progressively Exclusive Relationship).

Multi-locus GWAS analysis - multiple locus mixed linear model (MLMM), fixed and random model circulating probability unification (FarmCPU).

Speakers - Gentzbittel Laurent, Professor Skoltech, Moscow, Russia/France;
Ben Cecile, Associate Professor, Project Center for Agro Technologies, Skoltech, Moscow, Russia/France

2. Методы полевого фенотипирования (практическое занятие в полевом формате на примере злаковых культур)

 Ведущий - Пономарева Мира Леонидовна, д.б.н., проф., ФИЦ КазНЦ РАН, Казань, Россия.

Масштабное проведение фенотипирования в полевых условиях. Задачи и проблемы феномики растений. Рутинные методы (морфометрический анализ, оценка количественных признаков, физиологические параметры, устойчивость к болезням)

3. Применение программы Seed Сounter в генетических исследованиях

Ведущий - Комышев Евгений Геннадьевич, к.б.н., н.с., ФИЦ ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия.

АНКЕТА - ГЕНОМНАЯ СЕЛЕКЦИЯ

наверх  

Направление посвящено вопросам молекулярного клонирования и биохимии белков. В рамках работы по данному направлению будут детально разобраны основные приемы получения рекомбинантных белков, рассмотрено новое оборудование и проведен анализ «полезных хитростей» для успешного проведения экспериментов.

Дата, время, место

10.07.2023, 11:00-21:00, КИББ

11.07.2023, 09:00-13:00, IT-Park

Куратор:

Топоркова Яна Юрьевна, д.б.н., в.н.с. лаборатории оксилипинов КИББ ФИЦ КазНЦ РАН

Предварительная программа

Лекции

1. Методы выделения и очистки белков

Лекция охватывает этапы планирования эксперимента по очистке с использованием базовых биоинформатических методов анализа, определения важных для процесса очистки свойств биомолекул, рационального подбора методов очистки, выбора подходящих хроматографических сорбентов, буферных растворов и оценки полученных результатов.

Лектор - Хайруллин Рафиль Фидаилович, к.х.н., специалист по продукции (протеомика) компании Био-Рад.

2. Вестерн-блот шаг за шагом

Лекция посвящена теоретическим основам электрофоретического разделения белковых смесей и вестерн-блот анализу.

Лектор - Хайруллин Рафиль Фидаилович, к.х.н., специалист по продукции (протеомика) компании Био-Рад.

3. Комплексный подход к исследованиям. Когда одной биоинформатики мало

С появлением омиксных технологий мы получили ответы на множество вопросов, однако появились новые. Достаточно ли омиксных технологий для понимания изменений в метаболизме? Зачем получать и делать характеристику одного рекомбинантного белка, когда компьютерные программы анализируют сразу большое количество разнообразных белков?

Лектор - Топоркова Яна Юрьевна, д.б.н., в.н.с. лаборатории оксилипинов КИББ ФИЦ КазНЦ РАН.

4. Дизайн рекомбинантных белков и подходы к их наработке в растительных системах

Обсудим способы улучшения фармакокинетических свойств рекомбинантных белков – самые корыстные цели исследователей и фармацевтов, но во благо человечества. Растения-продуценты рекомбинантных белков – что и как нужно делать для эффективного использования.

Лектор - Голденкова-Павлова Ирина Васильевна, д.б.н., в.н.с. руководитель лаборатории функциональной геномики ФГБУ науки Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН.

Воркшоп

От гена до белка. Без стресса

Участники познакомятся с некоторыми аспектами молекулярного клонирования: методы клонирования, бактериальные векторы, штаммы микроорганизмов, типы ферментов, полезные онлайн-ресурсы. Подробно будет рассмотрена бактериальная система экспрессии белков. Будут разобраны практические кейсы.

Ведущие - Горина Светлана Сергеевна, к.б.н., с.н.с. лаборатории оксилипинов КИББ ФИЦ КазНЦ РАН;
Смирнова Елена Олеговна, к.б.н., н.с. лаборатории оксилипинов КИББ ФИЦ КазНЦ РАН.

Мастер-класс

Отречемся от старого мира! Традиционные методы в новой реальности

Будет показана гомогенизация образцов на гомогенизаторе Fastprep; выделение ДНК из растений наборами diaGene двумя способами: ручным и на станции выделения НК GenePurePro; оценка полученных образцов современными способами на спектрофотометрах EzDrop, Fluo и системе капиллярного электрофореза Qsep.

Ведущие - Минашкин Михаил Михайлович, заведующий лабораторией молекулярной биологии;
Байбаев Николай Леонидович, специалист направления генетический анализ, компания Диаэм.

Практическое занятие

Хроматографическая очистка зеленого флуоресцентного белка и электрофоретический анализ полученных фракций

В ходе практического занятия будет проведена демонстрация очистки модельного белка с использованием хроматографической системы Bio-Rad NGC QuestPlus 10 с последующим электрофоретическим разделением очищенных фракций в системе Bio-Rad Mini Protean.

Ведущие - Хайруллин Рафиль Фидаилович, к.х.н., специалист по продукции (протеомика) компании Био-Рад;
Егорова Алевтина Михайловна, к.б.н., с.н.с. лаборатории оксилипинов КИББ ФИЦ КазНЦ РАН.

АНКЕТА - РЕКОМБИНАНТНЫЕ БЕЛКИ

наверх  

В рамках направления будет рассмотрено современное состояние и перспективы применения системы CRISPR/Cas9. Кроме того, подробно будут рассмотрены этапы, необходимые для проведения успешных экспериментов по редактированию генома. Особое внимание будет уделено инструментам доставки конструкций в геном растительной клетки.

Дата, время, место

10.07.2023, 12:00-22:00, IT-Park

11.07.2023, 08:00-13:00, КИББ

Особые требования: ноутбуки

Куратор:

Мокшина Наталья Евгеньевна, к.б.н., в.н.с. лаборатории гликобиологии растений КИББ ФИЦ КазНЦ РАН

Предварительная программа

Лекции

1. Геномное редактирование растений: современное состояние и перспективы применения системы CRISPR/Cas9

Будут рассмотрены общие принципы проведения геномного редактирования у растений с использованием генетического инструментария CRISPR/Cas9. Будет сделан обзор современного состояния исследований с акцентом на особенностях применения метода, рассмотрены варианты knock-out и knock-in. Будут рассмотрены проблемы и перспективы редактирования генома растительной клетки для биотехнологии и сельского хозяйства, а также направления исследований по усовершенствованию доставки инструментов редактирования в ядерный и хлоропластный геномы растительной клетки.

Лектор - Пермякова Наталья Владиславовна, к.б.н., научный сотрудник лаборатории биоинженерии растений института цитологии и генетики СО РАН.

2. Основы молекулярного клонирования

Будут рассмотрены основные этапы создания конструкций для дальнейшей трансформации: амплификация целевого продукта (полимеразы, troubleshooting), лигирование (в т.ч. Gibsonassembly), принципы системы Gateway, выбор вектора для трансформации (универсальные и специфичные промоторы, трансформация факторов транскрипции, активаторы и супрессоры экспрессии, экспрессия нескольких генов одновременно и т.д.).

Лектор - Пермякова Наталья Владиславовна, к.б.н., научный сотрудник лаборатории биоинженерии растений института цитологии и генетики СО РАН.

3. Редакторы оснований и редактирование праймированием

Будут рассмотрены технологии геномного редактирования на основе CRISPR/Cas, позволяющие эффективно вносить направленные изменения в геном. Подробно будут рассмотрены технологии редактирования оснований (Base editing) и редактирование праймированием (Prime Editing), включая: принцип работы, особенности применения, основные ограничения и примеры успешного применения. Будут рассмотрены перспективы использования CRISPR ассоциированных траспозаз (CASTs) для редактирования генома.

Лектор - Таранов Василий Васильевич, к.б.н., заведующий лабораторией стрессоустойчивости растений, Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии.

4. Методы доставки инструментов для генетического редактирования в геном растительной клетки

Будут рассмотрены существующие методы доставки рекомбинатных ДНК и генно-инженерного инструментария в растительный геном: физические (прямые), биологические (векторные). Векторные - агробактериальная трансформация, метод погружения цветочных побегов, инфильтрация. Прямые - биобаллистика, трансфекция протопластов, наноматериалы. (нанотрубки). Методы доставки, используемые непосредственно для редактирования ядерного и хлоропластного генома (можно на примере конкретных протоколов) – биобаллистика генетических конструкций, биобаллистика РНП-комплексов, создание модельных линий, экспрессирующих Cas. Методы оценки эффективности направляющих РНК посредством восстановления рамки считывания. Анализ суммарной ДНК для выявления редактирования (анализ смешанных пиков). Особенности отбора материала при трансгенезе и редактировании.

Лектор - Сидорчук Юрий Владимирович, к.б.н., научный сотрудник лаборатории биоинженерии растений института цитологии и генетики СО РАН.

Мастер-класс

Верификация редактирования генома

ПЦР для доказательства события геномного редактирования (ДНК из растения с нокаутом целевого гена привезут), а также ПЦР для доказательства гомозиготности мутации, вызванной нокаутом.

Ведущие - Сидорчук Юрий Владимирович, Пермякова Наталья Владиславовна.

Практическое занятие (+лекция)

Основные этапы геномного редактирования растений с применением CRISPR/Cas9

Будет рассмотрено, какие изменения можно внести в работу клеточных систем при помощи редактирования (различные системы для мультиплексного редактирования, влияние на транскрипцию и трансляцию, применение Cas9 для цитологии и др). Будут обозначены основные параметры, влияющие на эффективность редактирования. Будут рассмотрены различные способы выявления успешно отредактированных образцов. Будут обозначены все этапы необходимые для планирования успешного эксперимента по редактированию генома. После теоретической лекции предполагается практическое занятие по подбору направляющих РНК для редактирования (необходимы компьютеры с подключением к сети Интернет).

Лектор - Пермякова Наталья Владиславовна, к.б.н., научный сотрудник лаборатории биоинженерии растений института цитологии и генетики СО РАН.

АНКЕТА - ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ И РЕДАКТИРОВАНИЕ ГЕНОМА

наверх  

Направление посвящено современным подходам к моделированию биомолекул. В рамках работы данного направления Школы будут рассмотрены подходы для предсказания структуры и стабильности комплексов белок-лиганд для инжиниринга белков и дизайна лекарственных веществ. Предусмотрено много практических занятий: от получения и анализа траекторий молекулярной динамики до построения QSAR моделей.

Дата, время, место

10.07.2023, 12:00-21:00, IT-Park

11.07.2023, 09:00-13:00, IT-Park

Особые требования:

1. Ноутбуки, ОС Linux
2. Gromacs: Version 2022.4, ссылка доступа: https://manual.gromacs.org/documentation/2022.4/download.html
3. VMD: Version 1.9.3 (2016-11-30), ссылка доступа: https://www.ks.uiuc.edu/Development/Download/download.cgi?PackageName=VMD, требуется регистрация
4. gmx_MMPBSA: Version, ссылка доступа: https://valdes-tresanco-ms.github.io/gmx_MMPBSA/dev/installation/
5. jupyter notebook
6. git
7. conda (miniconda) для создания окружений
8. python (3.9)
9. python libraries: rdkit, scikit learn, pandas, matplotlib/seaborn

Куратор:

Макшакова Ольга Николаевна, к.б.н., в.н.с. лаборатории биофизической химии наносистем КИББ ФИЦ КазНЦ РАН, доцент химического факультета КФУ

Предварительная программа

Лекции

1. Современные подходы к многомасштабному моделированию биомолекул

Будут рассмотрены подходы к моделированию биологических систем разных уровней сложности структурной организации. Будут очерчены области применимости подходов описания систем на уровне квантовой механики и классической механики в виде полноатомных и укрупненных моделей, их сильные и слабые стороны. Будут рассмотрены понятия конформационного пространства биомолекул и методы их сеймплирования. Будут рассмотрены примеры моделирования от простых к сложным биологическим системам (взаимодействия белков с лигандами, структура гибких полисахаридов, распознавание белками лигандов, заякоренных на мембранах).

Лектор - Макшакова Ольга Николаевна, к.б.н., в.н.с. лаборатории биофизической химии наносистем КИББ ФИЦ КазНЦ РАН.

2. Количественные модели взаимосвязи структура-активность малых молекул к белку

Будут рассмотрены подходы к дизайну лекарственных веществ (ингибиторов белков), а именно, какие вычислительные инструменты применяются и на каком этапе используются. В частности, будут рассмотрены количественные модели взаимосвязи структура-активность (QSAR) малых молекул к белку. Будут рассмотрены вопросы, как подходы машинного обучения могут помочь в дизайне.

Лектор - Хакимова Айгуль Айратовна, cпециалист по анализу данных в группе вычислительной химии в компании Биокад.

Мастер-класс

Продвинутые методы молекулярной динамики. Моделирование химерных белков: предсказание стабильности структуры

Будут рассмотрены основы молекулярной динамики (МД). Эргодическая гипотеза. Силовые поля. Конвенциональная МД. Усиленный сеймплинг продвинутыми методами МД. Оценка энергии связывания методом конечных состояний. Будут рассмотрены примеры моделирования короткоживущих конформационных состояний, которые способствуют или нарушают белок-белковые взаимодействия (иллюстрация на амилоидных фибриллах и олигомерных лектинах).

Лектор - Макшакова Ольга Николаевна, к.б.н., в.н.с. лаборатории биофизической химии наносистем КИББ ФИЦ КазНЦ РАН, доцент химического факультета КФУ.

Практические занятия

1. Практика по основам молекулярного моделирования в GROMACS

Подготовка белков и лигандов к моделированию. Препроцессиг, постпроцессинг, элементарный анализ траекторий и графическое представление результатов. 

Ведущие - Макшакова Ольга Николаевна, к.б.н., в.н.с. лаборатории биофизической химии наносистем КИББ ФИЦ КазНЦ РАН;
Антонова Мария Игоревна, м.н.с. лаборатории биофизической химии наносистем КИББ ФИЦ КазНЦ РАН.

2. Практика по машинному обучению для создания моделей взаимосвязи структура-активность

Будут рассмотрены практические задачи по работе с малыми молекулами для предсказания их активности к белку, а также предсказания их свойств (растворимость, липофильность и т.д.). В рамках работы будет построена простая QSAR модель средствами Python.

Ведущий - Хакимова Айгуль Айратовна, cпециалист по анализу данных в группе вычислительной химии в компании Биокад.

АНКЕТА - МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОМОЛЕКУЛ

наверх