НАУЧНА ДЕЙНОСТ

Преди 1990 г. изследователската дейност на секция „Регулация на генната активност" (наследник на секция „Генно инженерство) беше фокусиран върху химичната синтеза на гени, оптимизиране на условията за хетероложна генна експресия, разработване на технологии за производство на рекомбинантни човешки хормони и цитокини и изследване на структурата и хетерогенността на повторени ДНК последователности в генома на бозайници, в т. ч. в човешкия геном. След 1990 г. секцията започва разработката на проекти в следните области: 1) Инициация и усилване на транслацията в прокариоти; 2) Пост-транслационни изменения на белтъци, произведени в бактерии; 3) Молекулни механизми на действието на биологично активни белтъци; 4) Физико-химични изследвания на рекомбинантни белтъци и нуклеинови киселини; 5) Биоинформатика и молекулна динамика

Aлтернативна инициация на трнаслацията в бактерии
Изследванията върху инициацията на транслацията в бактерии доведоха до откриването на неконвенционални (не-Шайн-Далгарно) инициатори на транслацията и по този начин до откриването на нови (алтернативни) механизми за инициацията на този процес. Някои от новооткритите инициатори на транслацията бяха вече известни усилватели (enhancers) на трнаслацията (такива като „епсилон" и „омега" ) последователностите). Други бяха открити в нетранслиращите се области на някои еукариотни гени (напр. на гена за антивирусния протеин на Phytolacca аmericana (РАР)). Трети бяха изоллирани от комбинаторни ДНК библиотеки. Тези последователности са комплементарни на различни домени от 6S рРНК и не показват хомология с консенсусната Шайн-Далгарно (SD) последователност. Тези фундаментални изследвания разширяват възможностите за ефективна хетероложна генна експресия в бактерии.
 
Майярова реакция в бактерии
Изследванията върху пост-транслационните изменения на рекомбинантните белтъци, получени в бактерии показаха, че тези белтъци както и собствените белтъци на бактериите претърпяват процес на не-ензимно гликозилиране, известен още като гликиране или Майярова реакция. Гликирането е спонтанна (некатализирана) химична реакция на редуциращи захари и други карбонилни съединения с пътвични амини в т. ч. белтъци, ДНК и амино-липиди. Тази реакция води до химична протеолиза и ковалентна агрегация на засегнатите макромлекули, както и до натрупването в тях на хетероциклени съединения (AGEs). Всички тези изменения водят до нарушаване на структурата и функцията на биомакромолекулите, придават имуногенност на белтъците и увреждания (мутации) в ДНК. Нашите изследвания показаха за първи път, че Майяровата реакция протича и в бактерии, а не само в човешкия организъм в норма и патология (диабет). Сегашните изследвания на секцията са насочени към намиране на подходи за подтискане на гликирането в бактрии с цел получаването на биологично активни и неимуногенни рекомбинантни белтъци, както и изследвания на механизмите за поправка на ДНК, увредена от редуциращи захари. 
 
Биониформатика и моделиране in silico
Биоинформатичните изследвания в секцията стартираха след 2000 г. и са фокусирани в две основни направления: а) анализ на генетичната информация достъпна в ДНК бази данни и б) молекулно моделиране и моделиране на биологични процеси. Геномът на чревната бактерия Escherichia coli беше изследван за съдържанието и разпределението на кодонови двойки. Този анализ показа, че кодновите двойки са неслучайно разпределени и тяхната честота варира от нула до 4600 пъти. Така бяха идентифициран 19 липсващи кодонови двойки, 17 от които представляват комбинации от смислен и стоп-кодон. Изведени бяха уравнения на генната експресия като функция от състава на кодоновите двойки. По отношение на молекулното моделиране, в сътрудничество с проф. Андрей Кършиков от Каролинска института в Стокхолм (Швеция) бе разработен първия електростатичен модел на човешкия интерферон-гама.
 
Разработване на лекарствени препарати на основата на човешки интерферон-гама
В резултат на изследванията в това направление в секцията бяха разработени два лекарствени препарата – очни капки (Гамаферон) за лечение на вирусни конюнктивити и гел (Вирогел) за лечение на Херпес зостер. Тези препарати бяха регистрирани за производство и продажба на територията на България. В момента провеждаме изследваниясвързани с възможността производни на човешкия гама-интерферон да се използват за лечение на автоимунни заболявания. Съвременните изследванията показват, че някои автоимунни болести (например множествена склероза, алопеция ареата, миастения гравис и автоимунен увеит) са асоциирани с повишени нива на интерферон-гама. Пост-транплантационната атеросклероза също е свързана със свръхпродукция на интерферон-гама. Като резултат присаденият орган бива отхвърлен поради запушване на кръвоносните съдове. Разработваният от нас нов подход за терапия се състои в конкурентното потискане на действието на природния интерферон-гама чрез негови мутантни аналози, които притежават свойството да се свързват със същия рецептор, но са неактивни в клетката. Такива аналози са създадени в ИМБ чрез насочена мутагенеза на гена на човешкия интерферон-гама. Изследвани са над 100 мутанта, някои от които показват много добра конкурентоспособност по отношение на природния интерферон-гама и понижават неговото действие върху биологични модели in vitro.
 
Молекулярна екология на микробните съобщества
Ново изследователско направление в секцията е прилагането на геномиката за изучаване на разнообразието, разпространението и функционирането на микробните съобщества в екстремни местообитания. Изследванията са насочени към филогенезата, таксономията и промените в екологията и структурата на микробните съобщества в условията на околната среда, като например почви и води, замърсени с тежки метали, морски седименти, замърсени с отпадни води, високопланински езера и горещи термални извори.