Исследование физико-химических свойств и функциональных характеристик биомолекул и надмолекулярных комплексов с использованием экспериментальных и информационно-аналитических подходов. Создание баз данных и алгоритмов анализа и аннотации геномов и метагеномов.

Исследования проводились на следующих объектах: белках, нуклеиновых кислотах, плазмидах, экстрактах биологических тканей и модельных микроорганизмов, с привлечением информационных ресурсов (нуклеотидных и аминокислотных последовательностей, данных высокопроизводительного секвенирования клеточных РНК и геномов). Исследованы комплексы ферментов JAK-киназ и их перспективных селективных ингибиторов-миметиков, впервые показаны конкретные аминокислотные остатки глобулы, которые отвечают за правильное позиционирование фармакологически-значимого лиганда и его удержание. Для ферментов-протеаз в рамках разработки гибридных раневых покрытий для медицины изучены механизмы иммобилизации протеаз на подложках из биодеградируемых полисахаридов. Впервые на базе современных методов компьютерной химии изучены молекулы кремниевых аналогов 20 протеиногенных L-аминокислот и проведено их сравнение с углеродными аминокислотами. Оценены эффекты взаимодействий некоторых аминокислот с трансмембранными белками и ферментами фармакологического значения. В присутствии митохондрий из печени и сердца крысы изучена дезоксигенация нативного оксимиоглобина кашалота (MbO2) и других мономерных и димерных оксиглобинов из разных организмов. Установлено, что скорость отщепления О2 от глобина во всех случаях соответствует скорости дыхания митохондрий, что свидетельствует в пользу взаимодействия всех изученных глобинов с митохондриальной мембраной. Найдено, что имеют место локальные электростатические взаимодействия между анионными группами фосфолипида и катионными группами белка, среди которых наиболее вероятными кандидатами являются инвариантные остатки лизина и аргинина в окружении гемовой полости миоглобина. Проведен анализ белковых спектров гемоцианина с помощью метода двумерного электрофореза у крабов Paralithodes camtschaticus Западно-Сахалинской популяции на разных стадиях линочного цикла. Методом дифференциальной сканирующей микрокалориметрии исследована конформационная стабильность различных олигомерных форм гемоцианина. Показано, что несмотря на структурную гетерогенность изоформ гемоцианина на разных стадиях линочного цикла крабов, конформационная стабильность олигомеров гемоцианина отличается незначительно. Методами эмиссионной инфракрасной спектроскопии и флуоресценции изучена самосборка протеиногенных аминокислот и их фотофизические свойства в водных средах. Впервые показано, что стимулированное видимым светом вторичное ИК излучение распространяется не только в направлении, противоположном возбуждающему лучу, но и в прямом направлении, что свидетельствует о когерентных свойствах генерируемого ИК-излучения во влажных пленках бактериородопсина. Показано, что путем управления приходом направленного вперед луча обратно в образец может быть достигнуто временное разрешение в масштабе пикосекунд. Используя направленный вперед пучок в качестве зондирующего, возможно получить дополнительную информацию о свойствах бактериородопсина в возбужденном состоянии непосредственно при фотовозбуждении. Проведенные исследования открывают возможность анализа процессов молекулярного возбуждения, колебательной связи и релаксации непосредственно при электронном Проведен обзор структур цинково-фосфатных интерфейсов комплексов «цинковые пальцы»-ДНК как единой квантово-механической системы с переносом заряда. Эти интерфейсы, по данным ЯМР, состоят из ионов цинка, имидазольного кольца одного из координирующих гистидинов и фосфатов ДНК. Для плазмиды pPF1, содержащей гены флуоресцентных белков eGFP и mCherry, проведены аналитические и компьютерные исследования поведения кинков неоднородной ДНК под действием постоянного и периодического внешних полей. Используя информацию о расположении промоторов в геномах разных штаммов кишечной палочки из 8 филогрупп, был осуществлён сравнительный анализ их нуклеотидных последовательностей и определена перспективность использования промоторных последовательностей в качестве филогенетических маркеров. Изучены структурные характеристики и гидратация биомакромолекул методами терагерцовой спектроскопии и динамического светорассеяния. Показано, что гидратная оболочка АТФ, связанной с Mg2+, является намного более структурированной по сравнению с АТФ и Ca∙АТФ. Методом молекулярной динамики в комбинации со спектральными методами показана возможность образования димера аниона диклофенака в растворе, наряду с гидратированной формой его мономера. Показано значимое влияние природного содержания дейтерия в воде на процессы взаимодействия аминокислот с полимерной мембраной Нафион. Проведен обзор рентгендифракционных измерений для определения молекулярной и наноструктурной организации биологических тканей, полученных на установках синхротронного излучения. Получена возможность сведения до трех независимых потоков в одно изображение источника излучения, что позволяет улучшить по вакуумируемой трассе канала формирование высокоинтенсивного потока с оптимальным отношением сигнал/шум.