Ирина Георгиевна Стриж

доцент, кандидат биологических наук

Область научных интересов:

Рост и развитие корня
Активные формы кислорода и передача сигнала
Молекулярные механизмы передачи сигнала и стресс-устойчивости
Молекулярные механизмы редокс-сигналинга хлоропластов
Транспорт ионов и биоэнергетика биологических мембран
Разработка методологических приемов на основе онтологий для эффективного поиска научной информации и образования

Лекционные и практические курсы:

  • спецкурс лекций "Рост и развитие растений" для студентов III курса кафедры;
  • большой практикум (раздел "Рост и развитие") для студентов III курса кафедры;
  • лекции и семинары по курсу "Физиология растений с основами биохимии" для студентов IV курса факультета Почвоведения.

Основные направления научной работы:

1. Рост и развитие первичного корня Arabidopsis: роль света и активных форм кислорода


Корень является классическим объектом для изучения закономерностей роста, однако механизмы, регулирующие процесс роста растяжением, а также переход клеток корня к растяжению, т.е. процесс развития клеток корня, до сих пор остаются малоизученными (Обручева, 2008). Установленным внешним фактором, регулирующим рост и развитие корня, является свет (Correll and Kiss, 2005; Canamero et al., 2006). Мы показали, что параметры роста и развития, а также анатомо-морфологическое строение корней этиолированных проростков принципиально отличаются от таковых для проростков, выращиваемых в условиях освещения (Рис.1).
В настоящий момент достоверно доказано, что активные формы кислорода (АФК) не просто участвуют, а являются необходимыми в жизнедеятельности растений, в том числе в росте и развитии корня. Механизм действия и роль АФК в регуляции процессов роста и развития может различаться в зависимости от конкретной формы активированного кислорода (О2•—, Н2О2 или ОН), а также от локального места их образования. Хорошо известно, что сайт-специфичная продукция О2•— является необходимым условием для концевого типа роста клеток корневых волосков (Grapper and Dolan, 2006). В растущем кончике корня Arabidopsis распределение определенных АФК четко соответствует зональному строению корня: продукция О2•— регистрируется в зоне растяжения, тогда как Н2О2 накапливается в зоне дифференцировки и в клеточных стенках корневых волосков в момент их образования (Dunand et al., 2007). Мы обнаружили, что ни гистохимическая детекция О2•—, ни флуорецуентная микроскопия с использованием специфичного АФК-зависимого флуоресцентного красителя не выявляет продукцию АФК в кончике корня 6-дневных этиолированных проростков (Рис. 2). Мы показали, что АФК-зависимое окрашивание кончика корня развивается в процессе деэтиоляции. Проверка гипотезы о том, что фотозависимый рост и развитие корня может осуществляться, в частности, посредством АФК, является одной из приорететной в наших исследованиях.


2. Фотовосстановление кислорода в хлоропластах: значение для устойчивости растений



Рост и развитие растений напрямую зависят от процесса фотосинтеза, который, в свою очередь, находится под влиянием всей совокупности факторов окружающей среды. Хлоропласты, помимо их ключевой роли в продукционном процессе, выполняют незаменимую регуляторную роль для множества метаболических процессов и редокс состояния всей клетки. Электрон-транспортная цепь (ЭТЦ) фотосинтеза является ключевым источником регуляторных редокс сигналов, способствующих росту, развитию и адаптации растений (Baier and Dietz, 2005). Одним из важнейших способов изменения редокс состояния хлоропластов и клетки в целом является продукция активных форм кислорода (АФК). Фотовосстановление О2 в ЭТЦ хлоропластов, или реакция Мелера, является физиологическим альтернативным путём переноса электронов при фотосинтезе, значительно активируемым в условиях стресса, причем это может приводить как к программируемой гибели клеток, так и к инициации адаптивных реакций (Foyer and Noctor 2009). В последние годы, в ряде лабораторий получен достаточно обширный материал, анализируя который можно сделать вывод о необходимости образования и даже накопления Н2О2 в хлоропластах при абиотических стрессах (Рис.3). Доминирующим представлением о месте сброса электронов на О2 с образованием О2•— и Н2О2 является фотосистема (ФС) I. Однако, исходя из редокс потенциалов переносчиков ЭТЦ, реакция Мелера возможна практически на любом участке ЭТЦ, а, учитывая необходимость протонирования О2•—, фотовосстановление О2 до Н2О2, наиболее вероятно, происходит на уровне ФС II или пула пластохинонов. Эта гипотеза была высказана в ранних работах, проводимых на кафедре (Бекина, Лебедева, Рубин 1976) и получает подтверждение в ряде современных исследований в других лабораториях (Иванов, 2008). Важно отметить, что фотовосстановление О2 до Н2О2 на участке между фотосистемами потенциально менее опасно для клетки, нежели образование О2•— на акцепторной стороне ФС I, где наличие железосодержащих белков может привести образовании высоко токсичного •ОН в реакции Фентона. Анализ результатов ряда независимых экспериментов, проводимых на кафедре с использованием растений, выращиваемых в условиях различных абиотических стрессов, позволил нам предположить, что одним из факторов устойчивости растений к неблагоприятным условиям может являться перераспределение потоков электронов в ЭТЦ хлоропластов, а именно снижение интенсивности фотовосстановления О2 на уровне ФС I и активация фотообразования Н2О2 (Рис. 4). Исследование молекулярных механизмов передачи сигнала с участием Н2О2, а также выявление механизмов регуляции перераспределения электронных потоков в ЭТЦ хлоропластов в условиях абиотических стрессов является одним из развиваемых направлений.


3. Современные био-онтологии: применение для решения частных задач физиологии растений и образования



Практически любое современное исследование в области физиологии растений приводит к появлению многочисленных данных, которые, зачастую, не успевают быть осмыслены и представлены в печатных учебных пособиях. Работа с большими наборами данных, получаемыми как в результате собственной экспериментальной работы, так и уже c существующими и доступными через интернет, является не простой задачей даже для опытных специалистов в области биоинформатики. Типичный сценарий работы современного биолога можно представить следующим образом: (i) для решения поставленной задачи экспериментатор должен проанализировать большое количество информации из различных источников; (ii) результатом эксперимента является большой массив данных; (iii) анализ полученных данных требует обращения к разнородным базами данных, например с целью определения структуры и функции обнаруженных белков или экспрессирующихся генов; (iv) в случае успешно выполненной аналитической работы, результатом экспериментальной работы может явиться новая гипотеза или новый продукт (Рис. 5). Проблема поиска информации, а также установления взаимосвязей между отдельными данными и целостными явлениями является одной из основных проблем в современной науке и образовании. Одним из подходов, который может позволить решить проблему, являются онтологии, зарекомендовавшие себя с античных времен в качестве подхода для интеграции данных и знаний в науке. Из основ философии известно, что онтология – это наука о бытии: о природе вещей и взаимосвязях между ними. За последние десятилетия построение онтологий переросло из сугубо философской дисциплины в интенсивно развиваемые информационные технологии, которые уже получили признание в том числе и в биологии (Strizh, 2006). В контексте информационных технологий представления знаний, этим термином определяют механизм, используемый для описания некоторой области знаний, в частности ее базовых понятий и связей между ними. Машиночитаемые онтологии являются одним из современных методов, позволяющих получить быстрое представление о содержимом информационного ресурса (Рис. 6). Как инструмент для описания знаний, онтологии могут заинтересовать всех специалистов, в том числе и преподавателей, сталкивающихся в своей практике с проблемой представления и использования знаний. Хорошо аннотируемые био-онтологии, например, Gene Ontology (http://www.geneontology.org) и, специализирующаяся по растениям Plant Ontology (http://www.plantontology.org), представляют собой огромные англоязычные контролируемые словари терминов-концептов, касающихся молекулярной функции, биологического процесса или клеточной структуры, и, отдельно для растений, анатомии, морфологии и стадиям роста покрытосеменных растений, что позволяет использовать их в качестве общедоступного учебного пособия. Применение онтологического подхода может способствовать не только проверке знаний студентов, но и реализации их способностей, так как разные эксперты-пользователи в зависимости от интересующей их проблемы могут создавать различные онтологии для одного и того же массива информации.




Список публикаций включает 77 ссылок: 16 статей в журналах и книгах, 19 статей в сборниках материалов конференций и 42 – тезисы докладов.

Основные публикации:

ИСТИНА

  • Стриж И.Г. Продукция активных форм кислорода, необходимых для развития корня, может быть результатом светозависимой индукции пероксидаз. 2010. Труды IV Сисакяновских чтений "Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии". ISBN 978-5-9530-0260-8. ОИЯИ Дубна.
  • Стриж И.Г. Поглощение кислорода хлоропластами на свету: современная актуальность старых открытий. 2010. Труды IV Сисакяновских чтений "Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии". ISBN 978-5-9530-0260-8. ОИЯИ Дубна.
  • Стриж И.Г., Буглак А.А. 2010. Использование данных, полученных с помощью ДНК-микрочипов для решения частных задач физиологии растений. Альманах современной науки и образования. ISSN 1993-5552 Выпуск № 9 (40), с.52-55.
  • Strizh I., Buglak A. 2009. Superoxide production in the Arabidopsis root tip depends on light. Comparative Biochemistry and Physiology, V. 153A, N.2, S205.
  • Стриж И.Г., Буглак А.А. 2009. Cветозависимая продукция супероксида как фактор регуляции роста и развития первичного корня Arabidopsis thaliana. Альманах современной науки и образования. ISSN 1993-5552 Выпуск № 5 (24), с.146-149.
  • Стриж И.Г. 2009. Участие активных форм кислорода в регуляции роста и развития корня. Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. ISSN 2073-0071 Выпуск № 4, с. 40-43.
  • Strizh I. 2008. The Mehler reaction as an essential link between environmental stresses and chloroplast redox signaling. In "Photosynthesis. Energy from the Sun" Allen JF, Gantt E, Golbeck JH, Osmond B eds. Springer, Heidelberg. P.1343–1346.
  • Cтриж И.Г. Неверов К.В. 2007. Фотоингибирование фотосистемы 2 in vitro: кинетический и спектральный анализ. Физиология растений. Т. 54. С. 499?510.
  • Strizh I., Jutchkov A., Tverdokhlebov N., Golitsyn S. 2007. Systems Biology and grid technologies: challenges for understanding complex cell signaling networks. FGCS 23: 428–434.
  • Strizh I.G. 2006. Ontologies for data and knowledge sharing in biology: plant ROS signaling as a case study. BioEssays 28: 199–210.
  • Стриж И.Г., Лысенко Г.Г., Неверов К.В. 2005. Фотовосстановление молекулярного кислорода в препаратах фотосистемы II в условиях фотоингибирования. Физиология растений Т. 52. С. 814?821.
  • Strizh I.G., Lysenko G.G. Neverov K.V. 2005. Study of the Mehler reaction under excessive illumination in photosystem II preparations. In "Photosynthesis: Fundamental Aspects to Global Perspectives", Allen Press, V.1, P.476-478.
  • Jutchkov A., Tverdokhlebov N., Strizh I., Arnautov S., Golitsyn S. 2005. Grid-Based Onto-technologies provide an effective instrument for biomedical research. In "Studies in Health Technology and Informatics", V.112, IOS Press, T. Solomonidies et al. (eds) P.37-46.
  • Zhuchkov A., Tverdokhlebov N., Arnautov S., Golitsin S., Strizh I. 2005. Libraries of strategies and ontology-driven subject area models as "corner stones" in Grid development. Methods of Information in Medicine 44: 249-252.
  • Стриж И.Г., Попова Л.Г., Балнокин Ю.В. 2004. Физиологические аспекты адаптации морской микроводоросли Tetraselmis (Platymonas) viridis к различной солености среды. Физиология Растений, Т. 51, Н. 2, С. 197-204.
  • Стриж И.Г., Попова Л.Г., Андреев И.М., Балнокин Ю.В. 2002. О возможности изменения кинетических характеристик Na+-АТФазы микроводоросли Tetraselmis viridis при адаптации ее к различным концентрациям NaCl. Доклады Академии Наук, т.383, н.1, с. 120-123.
  • Strizh I., Popova L., Andreev I., Balnokin Y. 2001. Study of Na+-transporting ATPase from marine unicellular alga Tetraselmis (Platymonas) viridis during adaptation to different salinity. European Journal of Biochemistry, 268, 1, 237-238.

Адрес: 119991, Москва, Ленинские горы, Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, биологический факультет, кафедра физиологии растений.

18.05.2011

Поддержка сайта