Деякі моменти історії Інституту молекулярної біології і генетики НАН України (до 50-річчя від часу заснування)

У цьому відділі вперше у колишньому СРСР синтезовано евкаріотний ген. За дослідження глобінового транскриптону було продемонстровано неоднозначність меж транскрипції генів евкаріотів. Щоб дослідити утворення та процесинг премРНК, було розроблено новий підхід, який передбачає вивчення ДНК-копій (кДНК) молекул премРНК. Це дало можливість виявити оригінальний механізм утворення процесованих генів. Методом зворотної транскрипції РНК на ДНК був синтезований у пробірці повний дволанцюговий структурний ген глобіну кроля і синтезовано структурні частини генів глобіну голуба, імуноглобуліну мишей, альбуміну щурів та досліджено низку фізикохімічних властивостей цих генів (В. М. Кавсан, А. В. Риндич). Роботи були відзначені у 1979 р. Державною премією СРСР у галузі науки і техніки. Одним із її лауреатів від українських дослідників став В. М. Кавсан.

Завдяки наявності ферменту зворотної транскриптази з'явилось багато різних наукових проектів, серед яких можна назвати дослідження з пошуку зворотної транскриптази в різних вірусах і тканинах, характеристика зворотної транскриптази та пошук її інгібіторів, вивчення структури геномів онковірусів та інших вірусів, дослідження закономірностей їх інтеграції з геномом хазяїна, встановлення структури ядерних попередників інформаційних РНК. Розпочались дослідження в галузі практичного використання цього надзвичайного відкриття, зокрема, синтез гена та одержання інтерферона генно-інженерним шляхом разом з російськими вченими; це досягнення запатентоване Авторським свідоцтвом СРСР № 1144376 (заявка № 365867, пріоритет винаходу 27 жовтня 1983 р.), яка була першою заявкою з генної інженерії в СРСР. Було також одержано перші результати аналізу нуклеотидних послідовностей генів ВІЛ-1 у крові українських пацієнтів, знайдено варіант ділянки V3 (що рідко зустрічається) гена env цього вірусу (В. М. Кавсан, В. А. Гребенюк).

З 1972 р. роботи стали координуватися міжнародною генноінженерною програмою проєкту країн Ради економічної взаємодопомоги (РЕВ) «Зворотна транскриптаза (ревертаза)». Основним завданням проєкту, яким керував московський академік В. А. Енгельгардт, було матеріальнотехнічне забезпечення пришвидченого розвитку досліджень у галузі зворотної транскрипції -- одного із вузлових механізмів генноінженерної техніки, що дозволяє отримувати штучні гени (кДНК-копії). У співробітництві з низкою провідних лабораторій СРСР А. В. Риндич і В. М. Кавсан у короткі терміни отримали тест-систему для постановки реакції зворотної транскрипції і вперше в СРСР синтезували ферментативним способом евкаріотний структурний ген, який потім було вбудовано в плазміду, клоновано і експресовано у мікробних клітинах. Ці роботи забезпечили науково-технічну базу для проведення генноінженерних робіт в АН УРСР і АН СРСР. На їх основі В. М. Кавсану і А. В. Риндич із співробітниками вдалося отримати кДНК-копії попередників інформаційної РНК глобіну, тобто синтезувати ділянки евкаріотного транскриптону.

Було досліджено особливості реакції зворотної транскрипції і властивості синтезованого продукту. Вперше отримано електронно-мікроскопічні знімки штучно синтезованих генів (В. Ф. Маняков та ін.).

У відділі генної інженерії у 1970-х роках клоновано гени біосинтезу лізину сінної палички. За допомогою рекомбінантних плазмід прокартовано відомі ауксотрофні мутації, показано кластерне розташування структурних генів біосинтезу лізину цього мікроорганізму; ці гени були клоновані у бактеріальних плазмідах і виявлено їх експресію у кишковій паличці, сконструйовано систему експресії цих генів у дріжджах-сахароміцетах. Отримано п'ять класів регуляторних мутацій (два з них -- уперше), вивчено декілька метаболічних шляхів і ферментних систем біосинтезу лізину у бацил (С. С. Малюта та ін.).

У 1975-1981 рр. у відділі генної інженерії спільно з відділом цитогенетики і поліплоїдії проведено дослідження з перенесення бактеріальних генів у клітини вищих організмів, ферментативного синтезу генів поза організмом, отримання рекомбінантних молекул і клонування їх у клітинах бактерій. У результаті встановлено факт специфічної зміни ферментативної активності у клітинах тютюну, оброблених бактеріофагом лямбда, що містив гени лактозного оперона кишкової палички, які відповідальні за синтез р-галактозидази. Подібний ефект спостерігали у клітинах пшениці, оброблених бактеріофагом ф80, що містив цілий оперон (або окремі його гени), який контролює синтез триптофансинтетази у кишковій паличці. В обох випадках активність відповідного фермента під дією внесених генів суттєво зростала, чого не спостерігали в дослідах, де з клітинами тютюну або пшениці інкубували фаги, що не містили генів лактозного або триптофанового оперона кишкової палички. ДНК бактеріофага при цьому проявляли здатність тривалий час зберігатися в клітинах рослин (і ссавців) і реплікуватися в них (С. С. Малюта, В. А. Кунах, Б. О. Левенко, З. В. Лазуркевич, В. Т. Ліхачов, І. Г. Бух та ін.). У цьому ж відділі виділено плазмідоподібні ДНК 1-го і 2-го типів із ліній кукурудзи з цитоплазматичною чоловічою стерильністю; фрагменти цих ДНК клоновано в бактеріальних клітинах. Виявлено і вивчалися мінікільцеві ДНК із клітин пшениці, культури HeLa клітин людини. Клоновано і вивчалися гени основних запасних білків гороху, а також гени, що кодують синтез незамінних амінокислот -- лізину і триптофану у сінної палички. Вперше показано кластерне розташування генів біосинтезу лізину у цього мікроорганізму і їх експресію в клітинах кишкової палички. Побудовано генетичну і фізичну карту клонованого фрагмента (С. С. Малюта та ін., 1978-1984).

У 1970-х -- на початку 1980-х рр. у відділі регуляторних механізмів клітини під керівництвом В. А. Кордюма розроблено систему суперсинтезу ферментів бактеріальними клітинами на основі привнесення в них природної ДНК у вигляді помірного фага, що ніс додаткові гени, відповідальні за синтез заданого ферменту. У клітинах кишкової палички, заражених трансдукувальним фагом лямбда, що ніс лактозний оперон, вихід ргалактозидази зростав у 1000 разів. Виконано також роботи з вивчення можливості генетичної трансформації у мікроорганізмів за допомогою РНК. У результаті виявлено індукцію деяких біохімічних ознак у водоростей і бактерій за допомогою препаратів тотальної й інформаційної РНК (В. А. Кордюм та ін., 1980). У цьому ж відділі спільно з відділом експериментального мутагенезу проведено успішні досліди з генетичної трансформації у кукурудзи, передачі рослині за допомогою ДНК домінантної ознаки (В. А. Кордюм, В. В. Моргун).

Коротко підсумовуючи дослідження, що проводились у цей час у царині генетичної інженерії, слід підкреслити, що саме ІМБГ був тут провідним науковим центром СРСР у цій галузі. Зокрема, впродовж найбільш бурхливого етапу фундаментальних досліджень, пов'язаних з проблемами генетичної інженерії, ІМБГ за 10 років (1977-1986 рр.) провів 7 Республіканських робочих нарад, присвячених проблемам генетичної інженерії. У нарадах постійно брали участь, окрім наукової молоді, провідні вчені з різних регіонів СРСР. Статті з цієї і дотичних тематик публікувались у міжвідомчому збірнику наукових праць «Молекулярная биология» (головний редактор -- Г. Х. Мацука), який був заснований ІМБГ і видавався у 1973-1984 рр. Всього було видано 38 випусків цього збірника. На його базі у 1985 р. було створено науковий журнал «Біополімери і клітина», засновником якого є ІМБГ. Головним редактором журналу у 1985-2003 рр. був академік Г. Х. Мацука, з 2004 р. -- академік Г. В. Єльська, а з 2023 р. -- академік М. А. Тукало. Нині цей журнал має назву «Biopolymers and Cell».

У ці ж роки А.В. Риндич проводила дослідження молекулярних механізмів злоякісного переродження клітин. На прикладі вірусу саркоми Рауса вона вивчала зміни експресії геному ретровірусів і вплив цих змін на підтримку трансформованого стану. Робота проводилася на унікальних моделях: трансформованих вірусом саркоми Рауса клітинах мишей RVP3 з інтегрованим геномом вірусу і які не продукували вірусні часточки і на клітинах качок, трансформованих адаптованим при пасивуванні вірусом саркоми Рауса, які індукують вірусні часточки і мають ДНК, здатну викликати трансфекцію. Застосування методів рестрикційного аналізу і гібридизації зі специфічними молекулярними зондами дозволило визначати структурні зміни, що виникають у вірусному геномі за зміни його експресії у процесі пасивування на тваринах.

Протягом 1970-1980-х рр. у рамках Всесоюзної наукової програми «Онкогенетика» проводились дослідження з визначення ролі мутацій у процесі малігнізації клітин. Було вперше доведено, що саме онкоген аденовірусу відповідальний за індукцію мутацій в соматичних клітинах ссавців, у той час як інші вірусні гени, які не експресуються в клітинній системі, не проявляють і мутагенної активності. Показано можливість контролювання індукованого мутагенезу за допомогою регуляторних нуклеотидних послідовностей і пухлинного промотора ТРА, які впливають на рівень експресії онкогена. Ці роботи заклали основи нового наукового напрямку -- вивчення мутагенної активності трансформувальних генів, що змінюють генетичну програму клітин (Т. І. Бужиєвська, Л. Л. Лукаш).

Мутагенність рослинних вірусів і бактеріофагів, у тому числі використовуваних для генетичної трансформації, було встановлено і в дослідах з культивованими in vitro клітинами рослин (В. А. Кунах, С. С. Малюта, З. В. Лазуркевич, І. Г. Бух, І. П. Жук).

Було виконано дослідження з генетичного поліморфізму білків крові і молока свійських тварин і виявлено зв'язок поліморфізму за деякими білками з продуктивністю тварин (М. М. Колесник, Л. М. Романов, А. Герасимчук та ін.).

На лінійних мишах вперше показано біологічні наслідки пересадки зародків ранніх стадій розвитку (бластоцист). Виявлено, що вага нащадків, які розвиваються із пересаджених бластоцист, на 25-40 % є більшою за вагу ровесників, що розвиваються у «своїх» матерів, і у низці випадків вони характеризуються підвищеною плодючістю. Обгрунтовано уявлення про перспективність міжлінійних і міжпородних пересадок інбредних зародків ранніх стадій для подолання інбредної депресії у ссавців, що може мати значення у селекції тварин (В. І. Євсіков, Л. М. Морозова, Т. Г. Титок).

Багато досліджень проведено з вивчення мейозу у поліплоїдів культурних рослин з метою виявлення причин аномалій мейозу, що призводять до анеуплоїдії -- головної причини зниження насіннєвої продукції поліплоїдів, та пошуку способів запобігання цього небажаного явища. Більшість таких робіт було виконано В. П. Зосимовичем та його учнями і послідовниками (Н. К. Наваліхіна, В. А. Панін, М. П. Драч, С. Г. Машталер, І. А. Шевцов, Т. В. Чугункова, Т. М. Чеченєва, І. М. Чекаліна, В. А. Труханов, Т. Т. Борисенко та ін.). Вивчались хід мейозу у тетраплоїдів картоплі, конюшини, ячменю, жита, у триплоїдів буряка тощо. Ці дослідження дали багато нового для розуміння поведінки хромосом під час мейозу у поліплоїдних рослин, визначили шляхи підвищення їх плодючості за допомогою добору та інших методів. Зокрема, вивчення особливостей спадковості і мінливості поліплоїдів сільськогоподарських рослин дозволило отримати і дослідити генетично, цитологічно і біохімічно гібриди триплоїдних рослин цукрового і кормового буряка, дослідити комбінаційну здатність диплоїдного і тетраплоїдного цукрового і кормового буряка, успадкування ознак у диплоїдної і триплоїдної редиски тощо. Багато із створених гібридів і поліплоїдів цукрових і кормових буряків використовувались у виробництві. Також було отримано і вивчено генетику отриманих авторами тетраплоїдної червоної конюшини (Н. К. Наваліхіна) і тетраплоїдного жита (С. Г. Машталер). Розроблялись методи збереження цінних властивостей гетерозисних гібридів рослин у ряду поколінь (І. А. Шевцов).

Тетраплоїдні форми жита були отримані також М. І. Худяк в Інституті ботаніки, Д. Ф. Лихварем і М. А. Ветлицьким в НДІ землеробства, А. Ф. Шулиндіним, В. М. Чередниченко, А. Торопом і В. П. Пахомовою в Інституті рослинництва, селекції і генетики. Деякі з них, зокрема, Поліська тетра, були районовані. Поліплоїди п'яти видів люцерни досліджували Д. М. Щербина та В. В. Буйдін (аспірант В. П. Зосимовича) у Полтавському педагогічному інституті. Загалом у 1960-70-ті роки явища поліплоїдії широко вивчали практично у всіх закладах України, де проводили досліди з рослинами. Новітні на той час досягнення українських учених у цій галузі підсумовано у збірнику наукових праць «Экспериментальная полиплоидия у культурных растений», виданому ІМБГ (відповідальний редактор В. П. Зосимович, К., Наук. думка, 1974, 192 с.).

Визнанням провідної ролі українських учених у вивченні проблем поліплоїдії стало проведення у 1975 р. на базі ІМБГ IV Всесоюзної наради з поліплоїдії. Окрім тез доповідей, за матеріалами наради було видано збірник наукових праць «Успехи полиплоидии», К., Наук. думка, 1977, 232 с. Головою оргкомітету наради і головним редактором опублікованих тез і збірника праць був В. П. Зосимович. За редакцією В. П. Зосимовича у ці ж роки було видано два збірника наукових праць «Экспериментальная генетика растений» (К., Наук. думка, 1977, 164 с. та К., Наук. думка, 1982, 116 с.).

В ІМБГ, головним чином у відділі експериментального мутагенезу (завідувач П.К. Шкварніков), досліджували роль зовнішніх і внутрішніх чинників індукції мутацій за допомогою радіації і хімічних речовин у низки сільськогосподарських рослин, проведено вивчення специфіки дії різних хімічних мутагенів і можливості застосування індукованих мутацій у селекції. Проведено вивчення мейозу та плодючості експериментально отриманих мутантів пшениці, кукурудзи, поліплоїдних форм різних видів рослин під дією гамма-променів, швидких нейтронів, різних хімічних супермутагенів. Виявлено особливості мутагенної дії низки хімічних мутагенів, отримано дані про залежність частоти хромосомних перебудов та інших типів мутацій від фізіологічного стану рослини і різних впливів довкілля (В. П. Зосимович, П. К. Шкварніков, В. Моргун, М. І. Кулик, М. К. Сафін, К. А. Ларченко, В. Ф. Логвиненко, В. С. Борейко, В. С. Мамалига та ін.).

У відділі експериментального мутагенезу у співдружності з Черкаською дослідною станцією встановлено чутливість сортів кукурудзи до дії фізичних факторів (гама-променів, рентгенівських променів і швидких нейтронів) і найпоширеніших хімічних мутагенів (нітрозоетилі нітрозометилсечовини, диетилі диметилсульфату, етиленіміну), оптимальні і критичні дози мутагенів, частота і спектри мутацій, що виникають за їх дії. Виявлено можливість підвищення частоти видимих мутацій у окремих сортів у 1,8--4,0 рази, а також залежність частоти індукованих мутацій від ступеня гетерозиготності вихідного матеріалу. У всіх випадках спостерігали ефективність експериментального мутагенезу для підвищення мінливості не лише гібридних ліній, а й гетерозиготного гібридного матеріалу. Вивчено закономірності появи серед мутантних форм рослин з ознаками, що приводять до підвищення продуктивності (величина початка, збільшення кількості рядів зерен у початка, стійкість до вилягання, холодостійкість, вміст жиру і білку в зерні). Встановлено ефект зниження інцухт-депресії у ліній, отриманих на мутантній основі (П. К. Шкварніков, В. В. Моргун). Вивчено вплив повторної обробки сухого насіння хімічними мутагенами в ряду поколінь, поєднання намочування насіння розчином мутагенів з ін'єкцією мутагена у зону репродуктивних органів до і після мейозу, комбіновану дію мутагенів. За повторного і комбінованого впливу отримано низку цінних мутацій за кількісними ознаками, а також мутації генів, що рідко мутують.

Під керівництвом П. К. Шкварнікова подальшого розвитку здобули розробка методів отримання мутантних форм і вивчення практично значущих мутантів у таких важливих сільськогосподарських культур, як пшениця і кукурудза. Було досліджено вплив фізичних і хімічних мутагенів на ріст і життєздатність рослин, появу хромосомних аберацій і видимих мутацій. На основі виділених мутантів створено сорт озимої пшениці Киянка, гібриди кукурудзи Ювілейний 60 і Колективний 210. Дослідження з розробки методів експериментального одержання та практичного використання індукованих мутацій у рослин були удостоєні у 1982 р. Державної премії України у галузі науки і техніки (В. В. Моргун, П. К. Шкварніков, В. С. Борейко, І. П. Чучмій, В. Ф. Пересипкін), а за розробку методів селекції і створення ранньостиглих гібридів кукурудзи -- Державної премії СРСР (1986 р., В. В. Моргун, В. С. Борейко, С. П. Заїка, І. П. Чучмій).

Перші підсумки робіт з експериментального мутагенезу опубліковано у збірнику «Експериментальні мутації та селекція рослин» -- К., Наук. думка, 1971., 256 с. Пізніше було опубліковано кілька монографій з цього напряму. Це, зокрема, монографія: П. К. Шкварников, М. И. Кулик,

В. В. Моргун. Экспериментальные мутации у пшеницы. К., Наукова думка, 1973. У книзі наведено результати вивчення впливу мутагенних чинників (радіаційних і хімічних) на ріст і життєздатність рослин, наведено характеристики експериментально викликаних хромосомних аберацій і видимих мутацій, вивчено модифікування мутагенних факторів. У подальшому П.К. Шкварніков із співробітниками (В. Ф. Логвиненко, В. М. Помогайбо, М. І. Кулик, В. П. Сенько,

К. А. Ларченко, А. М. Кудін, В. С. Мамалига) провели низку цитологічних і генетичних експериментів з вивчення мутацій в озимої і ярої пшениці. Ефективність деяких фізичних і хімічних мутагенів у викликанні видимих мутацій у нових сортів озимої пшениці (Кавказ, Ілічівка, Поліська, 70) була вивчена В. І. Січкарем, П. К. Шкварніковим і В. Ф. Мар'юшкіним.

У 1973 р. вийшла книга: В. В. Моргун, Шкварников П. К., Чучмий И. П., Борейко В. С. Экспериментальные мутации у кукурузы. К., Наук. думка, 1973, 153 с. У книзі викладено результати експериментального одержання мутацій і мутаційної селекції у кукурудзи. Наведено дані про мутаційну активність і специфіку дії радіації та хімічних мутагенів та методи їх застосування. Розглянуто закономірності виникнення мутацій за швидкістю достигання, холодостійкістю, продуктивністю, комбінаційною здатністю й іншими цінними ознаками рослин внаслідок дії різних факторів.

З 1986 р. ці дослідження успішно продовжувалися в Інституті фізіології рослин і генетики НАН України, створеному на базі Інституту фізіології рослин АН УРСР і відділів експериментального мутагенезу (завідувач В. В. Моргун), генетичних основ гетерозису (завідувач І. А. Шевцов), цитогенетики і поліплоїдії (завідувач А. Труханов), молекулярної генетики (завідувач М. Гершензон), переведених з ІМБГ. Новостворений інститут очолив член-кореспондент АН УРСР В. В. Моргун.

У 1969 р. з ініціативи і безпосередньої участі В. П. Зосимовича інтенсивні генетичні дослідження культивованих in vitro клітин, зокрема, які походили від рослин, органів і клітин різних рівнів плоїдності, в тому числі з пиляків, розпочались у відділі цитогенетики і поліплоїдії. Тут вперше в Україні були відпрацьовані методи отримання із культивованих in vitro пиляків та ізольованого пилку гаплоїдів, подвоєних гаплоїдів та рослин інших рівнів плоїдності тютюну і цукрового буряка, отримані калюсні тканини й індуковано регенерацію тютюну, гороху, пшениці, томатів, скереди, зингерії, гаплопаппусу та інших рослин, проведено всебічне цитогенетичне дослідження калюсних тканин і рослин-регенерантів (В. А. Кунах, Б. О. Левенко, Г. Н. Юркова, О. В. Захленюк,

Л. П. Можилевська, В. С. Легейда та ін.). Тут виконано і у 1975 р. захищено першу на теренах СРСР кандидатську дисертацію з генетики культивованих клітин рослин, у якій вперше було застосовано популяційно-еволюційний підхід до вивчення динаміки генетичної структури клітинних популяцій in vitro, чим започатковано новий науковий напрям -- генетика клітинних популяцій (В. А. Кунах). Пізніше, у 1975-1990 рр. цей напрям було розвинуто, поглиблено і в завершеному вигляді захищено як докторська дисертація (Кунах, 1989). З цього напряму науки у подальшому співробітниками відділу генетики клітинних популяцій опубліковано десятки статей, захищено близько 20 кандидатських і 5 докторських дисертацій, видано підручник (М. Д. Мельничук, Т. В. Новак, В. А. Кунах. Біотехнологія рослин, 2003) і монографію (В. А. Кунах. Біотехнологія лікарських рослин. Генетичні і фізіолого-біохімічні основи, 2005).

Слід підкреслити, що 1970-1980-ті роки в Україні, як і у всьому світі, були роками надзвичайно інтенсивних досліджень у галузі біології культивованих рослин, особливо генетичних і дотичних до них напрямів. Постійно проводились наукові наради, конференції, симпозіуми з цих питань. Наприклад, лише на базі ІМБГ за участі Українського товариства генетиків і селекціонерів (УТГіС) у 1975 р. було проведено семінар «Пути и методы получения нового исходного материала для селекции растений», у 1977 р. -- Республіканську школу-семінар «Застосування культури ізольованих тканин, клітин і органів рослин в генетиці і селекції», у 1979 р. -- Всесоюзний симпозіум «Новые методы создания и использования исходных материалов для селекции растений» (вибрані матеріали опубліковано у однойменному збірнику, К., Наук. думка, 1979, 264 с.), проведено кілька розширених засідань президії УТГіС, на яких було заслухано й обговорено наукові доповіді провідних учених з проблем генетичної і клітинної інженерії і біотехнології рослин. З доповідями виступали, зокрема, Ю. Ю. Глеба, В. А. Кунах, Б. О. Левенко, В. А. Сідоров та ін. Визнанням заслуг українських учених у галузі біології культивованих клітин рослин, клітинної і генної інженерії стало проведення в 1975 р. у Києві ІІ Всесоюзної конференції «Культура клеток растений», матеріали якої опубліковано в однойменному збірнику (К., Наук. думка, 1978, 384 с.). До речі, у 1980-х роках у складі секції біотехнології рослин МНТК «Біоген» (м. Москва), створеного згідно постанови Ради Міністрів СРСР, більшість складали українські вчені (Ю. Ю. Глеба, В. А. Сідоров, В. А. Кунах та ін.).

У відділі радіобіології (завідувач відділу доктор мед. наук Є. Ю. Чеботарьов) у цей час проведено дослідження відносної біологічної ефективності (ВБЕ) швидких нейтронів і показано, що ВБЕ змінюється у широких межах залежно від таких чинників, як потужність дози опромінення, вид тварини, тест для оцінки променевого враження, час опромінення і час спостереження, величина уфону, орієнтація тварини у пучку променів. Своєрідність змін кровотворної і серцево-судинної систем тварини за нейтронного опромінення проявляється у повільнішому перебігу відновлювальних процесів, більше вираженому зниженні стійкості еритроцитів, істотному підвищенні кількості метгемоглобіну. Вплив іонізуючих опромінень на структуру і функціональні властивості гемоглобіну проаналізовано у монографії: Н. Ф. Стародуб, Г. М. Рекун, И. М. Шурьян. «Радиационное поражение гемоглобина». К., Наук. думка, 1976. Проводили також розробку методів захисту і лікування променевих ушкоджень, викликаних швидкими нейтронами. Встановлено, що низка захисних засобів, ефективних за рентгенівського опромінення, не є ефективними за опромінення швидкими нейтронами. У монографії: Е. Е. Чеботарев, Э. З. Рябова, В. М. Индык «Защитное и лечебное действие экзогенной ДНК при облучении быстрыми нейтронами». К., Наук. думка, 1974, показано, що захисна і лікувальна дія ДНК залежить не від ступеня полімеризації та ізологічності препарату, а від дози речовини і термінів його введення. Пізніше підсумки багаторічних досліджень українських радіобіологів з проблеми біологічної дії нейтронного опромінення підсумовано у колективній монографії «Нейтроны и организм» під редакцією Є. Ю. Чеботарьова. Слід також відмітити, що на основі вимірювання надслабкого світіння сироватки крові розроблено метод діагностики і прогнозу наслідків променевої хвороби (Я. І. Серкіз).

У відділі хімії білка (завідувач доктор хім. наук С. Б. Серебряний) у 1970-ті рр. виконано роботи із розшифрування первинної структури білка тіл включень (поліедрину) вірусів ядерного поліедрозу тутового і непарного шовкопрядів, а також вощинної молі (С. Б. Серебряний, Е. А. Козлов, Т. Л. Левітіна, Н. М. Гусак). Ці білки містять відповідно 244, 237 і 240 залишків амінокислот. Встановлено повну амінокислотну послідовність крупних фрагментів поліедрина вірусів ядерного поліедрозу капустяної і озимої совок. Ці віруси представляють собою одну серологічну групу родини вірусів, що вражають комах, -- бакуловірусів. Інша серологічна споріднена група цієї родини -- віруси гранульозу. Розшифровано будову більшої частини білка тіл включення (грануліна) вірусу гранульозу озимої совки. У результаті зроблено висновок про те, що поліедрини представляють собою групу висококонсервативних білків. Фізикохімічні дослідження поліедринів та їх фрагментів, а також теоретичний аналіз первинної структури дозволили висловити гіпотезу про структурнофункціональну організацію поліедрина. Було також показано, що тіла включення бакуловірусів містять незвичайну хемотрипсинподібну протеазу, природним субстратом якої слугує білок тіл включення, який розщеплюється нею вузькоспецифічно на крупні фрагменти. Запропоновано модель будови вірусної частинки бакуловірусів і досліджено її поліпептидний склад. Показано, що поліедрин є тісно асоційованим з вірусними часточками. Взаємовідношення поліедрину, протеази тіл включення і віріонів відіграють істотну роль у розвитку інфекцій в організмі комахи. Робота з розшифрування первинної структури білків вірусів удостоєна премії Ради Міністрів СРСР у 1979 р. (С. Б. Серебряний).

У ці ж роки С. Б. Серебряний та В. К. Кібірєв на похідних /-аргініну із замісниками різної електронної природи, об'єму і гідрофобності, а також на аргінінвмісних пептидах (субстратах або інгібіторах тромбіну) вивчили природу тонкої специфічності цієї важливої протеази -- ключового ферменту системи згортання крові. Показало, що тромбін, який є високоспецифічною протеазою відносно білків, разом з тим має високу чутливість до будови низкомолекулярних синтетичних субстратів. Виявлена різниця в дії тромбіну і трипсину проявляється не на стадії зв'язування субстратів, а на каталітичних стадіях ферментативного процесу. Виявлено й ідентифіковано також сильний інгібітор тромбіну простої будови -- N(a)пропіловий ефір ізопропілфенілсульфоніл-/аргініну. С. Б. Серебряний із співробітниками здійснив синтез енцефалітогенного нанопетиду, амінокислотна послідовність якого відповідає такій основного білку мозку людини. З'ясовано, які саме амінокислоти забезпечують проявлення біологічної активності нанопетиду -- здатність викликати енцефаліт.

У 1970-ті роки Г. Х. Мацука, Г. В. Єльська, О. І. Корнелюк вперше виділили і детально охарактеризували лейцил-тРНК-синтетазу із молочної залози корів, яка за субодиничною будовою не відрізняється від більшості інших синтетаз даної специфічності, але має значно більшу молекулярну масу. Визначено амінокислотний склад і вивчено роль окремих амінокислотних залишків у зв'язуванні субстратів і в каталітичній функції ферменту. Вперше для аміноацил-тРНК-синтетаз отримано експериментальні дані про залучення триптофанових залишків у формування центрів зв'язування тРНК^лей і лейциладенілату. Між центрами зв'язування АТФ і тРНК^лей виявлено кооперативну взаємодію, що є, очевидно, характерною рисою даного класу ферментів.

Під керівництвом Г. Х. Мацуки у 1970-ті роки розвинено новий науковий напрям -- вивчення молекулярних механізмів адаптації трансляційного апарату до біосинтезу специфічних білків. Вперше досліджено структурні і функціональні особливості тРНК і аміноацил-тРНК-синтетаз (АРСаз) за різних станів організму, пов'язаних з тканинним диференціюванням, якісними і кількіснми змінами синтезу специфічних і сумарних білків у клітинах молочної залози корів. Ці дослідження допомогли зіставити різні фізіологічні процеси цілісного організму з процесами, що відбуваються на молекулярному рівні. Виявлено явище функціональної адаптації трансляційного апарату, яке полягає в тому, що кількість тРНК і АРСаз змінюється відповідно з амінокислотним складом білків, що синтезуються (Г. Х. Мацука, Г. В. Єльська, 1975-1980 рр.). Висловлено припущення про значення функціональної адаптації тРНК для регуляції синтезу специфічних білків молока на рівні трансляції та отримано експериментальне підтвердження запропонованої гіпотези. Адаптація є одним із важливих внутрішньоклітинних регуляторних механізмів, що забезпечують вузьку спеціалізацію високодиференційованих тканин.

Спільно із співробітниками Інституту органічної хімії Сибірського Відділення АН СРСР (Новосибірськ, РФ) розроблено і удосконалено ультрамікрометоди розшифрування первинної структури тРНК, що дозволило встановити первинну струк-

туру чотирьох ізоакцепторних тРНК^леи із молочної залози корів. Проведено співставлення розшифрованих первинних структур леЙцинових тРНК зі структурами тРНК, що були розшифровані раніше. У результаті виявлено унікальну ділянку в акцепторному стеблі, характерну лише для евкаріотних тРНК^лей та ініціаторних тРНК^мет. Методами хімічної модифікації визначено елементи просторової організації тРНК^лей, що вивчалися, встановлено експоновані залишки гуанозину і залишки фосфорної кислоти, що беруть участь у формуванні її просторової структури (Г. Х. Мацука, М. А. Тукало, І. Г. Васильченко).

Слід зауважити, що у попереднику ІМБГ -- Секторі молекулярної біології і генетики існував відділ механізмів трансляції генетичної інформації, який очолював доктор біол. наук І. М. Тодоров. У 1969-1973 рр. І. М. Тодоров працював також заступником по науковій роботі керівника Сектору С. М. Гершензона. У 1973 р. при реорганізації Сектора в Інститут цей відділ було перейменовано у відділ молекулярних механізмів біосинтезу білків, і після від'їзду І. М. Тодорова в Москву (Росія) відділ з 1975 р. очолював доктор біол. наук О. М. Платонов. У відділ механізмів трансляції генетичної інформації перейменовано відділ біохімії нуклеїнових кислот, який щойно було переведено з Інституту біохімії АН УРСР (завідувач відділу Г. Х. Мацука). У 1978 р. відділ розділено на два -- на відділ механізмів трансляції генетичної інформації, який очолила Г. В. Єльська, і відділ структури і функції нуклеїнових кислот, який очолив Г. Х. Мацука.

У 1970-ті рр. у відділі механізмів трансляції генетичної інформації (з 1973 р. -- відділ молекулярних механізмів біосинтезу білків) отримано дані про структурні особливості і закономірності взаємодії компонентів апарату трансляції у вищих організмів. Вони створили основу для подальших досліджень з двох актуальних проблем сучасної на ті часи молекулярної біології -- специфічності білково-нуклеїнових взаємодій і регуляції експресії геному на рівні трансляції. Досліджували, зокрема, роль цитоплазматичного білкового синтезу у контролі експресії ядерного і мітохондрійного геномів у клітинах вищих тварин (І. М. Тодоров, А. П. Галкін). Вперше не тільки експериментально показано існування контролю над функціональною активністю досліджених геномів клітини з боку системи трансляції цитоплазми, а й розкрито основні принципи цього контролю. І. М. Тодоров із співробітниками дослідив особливості структурної організації геному мітохондрій (і його транскриптів) клітин вищого організму, встановив локалізацію у кільцевій молекулі мтДНК чотирьох повторюваних АТ-багатих ділянок, що є місцями «посадки» РНК-полімерази мітохондрій. У відділі досліджено також експресію геному гепатоцитів у печінці щурів, що регенерує після часткової гепатотектомії. Виявлено і частково очищено білковий фактор, який названо фактором регенерації, і який стимулює синтез РНК ізольованими ядрами печінки, що знаходиться у стані спокою. Поява цього фактору блокується інгібітором цитоплазматичної трансляції -- циклогексимідом. Механізм дії фактору зв'язаний зі специфічною активацією ядерцевої форми РНК-полімерази. Рання активація біосинтезу ядерної РНК пригнічується інгібітором мітохондрійної трансляції -- хлорамфеніколом, при цьому пригнічується синтез рибосомних РНК. Припускається, що скоординована відповідь ядерного і мітохондрійного геномів зумовлена спільністю деяких компонентів РНК-полімерази вказаних органел. У перші 3 години після операції змінюється транскрибованість різни послідовнстей ДНК, в основному за рахунок звуження спектру транскриптів з унікальними послідовностями. Ці дані свідчать про те, що процес перепрограмування гепатоцитів, що готуються до мітозу, розпочинається відразу після дії проліферативного стимулу і опосередкований через цитоплазматичну і мітохондрійну трансляцію (О. М. Платонов, І. Прима, П. Я. Смалько, М. Ю. Оболенська).

Відділ механізмів реплікації нуклеїнових кислот створено у 1968 р. на базі біохімічної лабораторії відділу вірусів тварин (що його тоді очолював М. Гершензон). Завідувачка відділу доктор біол. наук І. П. Кок очолювала дослідження з виявлення особливостей реплікації крупних кільцевих ДНК у клітинах евкаріотів, природи латентності бакуловірусів, що мають такі геноми, а також розробку біохімічних й імунологічних методів характеристики й ідентифікації бакуловірусних інсектицидів, що застосовувалися для захисту рослин. Вивчено структуру, склад, властивості і деякі особливості реплікації вірусів ядерного поліедрозу (родина бакуловірусів), що беруть участь у регуляції чисельності комах. Експериментально розкрито природу латентності цих вірусів безхребетних, що має важливе як теоретичне, так і практичне значення. Виявлено наявність у клітині здорової комахи кількох вірусних геномів, причому у низки популяцій комах нуклеотидні послідовності вірусної ДНК інтегровані з геномом клітини аналогічно онкогенним вірусам хребетних. Вперше на прикладі ДНК вірусу ядерного поліедрозу тутового шовкопряда виявлено інфекційність і кільцеву форму двоспіральної ДНК крупних вірусів тварин. Інфекційністю володіють кільцеві молекули у різних конформаціях. Серед різних структур віріонної (зрілої) і вірусної ДНК, що реплікується, у заражених клітинах перещеплюваної культури за допомогою різних методів, у тому числі електронної мікроскопії, вивчено зчеплені кільця -- катенани різного ступеню складності. В ядрах клітин комах, заражених такими вірусами, вперше виявлено величезні молекули вірусоспецифічних РНК. Оскільки у полісомах зараженої клітини виявлено тільки порівняно невеликі молекули вірусоспецифічних РНК, зроблено висновок про те, що бакуловірусні РНК підлягають посттранскрипційній зміні, характерній і для клітинних РНК.

Цими дослідженнями закладено основи молекулярної біології бакуловірусів -- родини ентомопатогенних вірусів, що налічує сотні видів (І. П. Кок, О. П. Соломко, І. М. Скуратовська, 19701980). Ці результати узагальнено у монографії: И. П. Кок, Скуратовская И. Н., Строковская Л. И. «Молекулярные основы репродукции бакуловирусов». К., Наук. думка, 1980. У книзі узагальнено результати експериментальних досліджень компонентів (ДНК, білки) і репродукції ентомопатогенних вірусів. Розглянуто властивості інфекційної РНК вірусів ядерного поліедрозу, вперше одержано дані про макромолекулярну структуру їхніх геномів. Встановлено, що кільцева структура великих молекул ДНК бакуловірусів відрізняється від інших вірусних і клітинних ДНК.

У 1970-1980 рр. у відділі хімії нуклеотидів, нуклеозидів і нуклеїнових кислот під керівництвом доктора хім. наук В. П. Чернецького здійснено синтез і всебічне вивчення хімічно модифікованих мономерних компонентів нуклеїнових кислот -- аномальних нуклеозидів і споріднених сполук різних типів: тих, що містять одно-, двохі трьохядерні азотисті гетероцикли (азапіримідин, бензтриазол, імідазол, феназин та ін.), різні цукри (глюкозу, арабінозу, рибозу, ксилозу), а також інші замісники, у тому числі амінокислотні і пептидні радикали (В. П. Чернецький, І. В. Алексєєва, А. П. Шаламай, Д. В. Семенюк та ін.). Як показали дослідження, проведені, зокрема на рослинах і культурах тканин і клітин рослин у лабораторії генетики клітинних популяцій (завідувач лабораторії кандидат біол. наук В. А. Кунах), низка отриманих сполук характеризувалася високою фізіологічною активністю, що мала фітогормональноподібну дію і впливала на рівень і спектр генетичної (хромосомної) мінливості, а також на процеси накопичення біологічно активних сполук в культурах тканин лікарських рослин, зокрема індольних алкалоїдів серцевосудинного типу дії в культурі тканин раувольфії зміїної (В. А. Кунах, З. В. Лазуркевич, О. В. Захленюк, С. І. Губар та ін.).

У 1970-ті рр. відділ регуляторних механізмів клітини був учасником радянських і міжнародних космічних біологічних експериментів: радянськоамериканського «Ріст мікроорганізмів», радянсько-французьких «Цитос-1» і «Цитос-М», радянсько-чехословацького «Хлорела», радянсько-в'єтнамського «Азола» та низки інших. За результатами досліджень вийшла книга: Ваулина Э. Н., Винников А. Я. Влияние космического полета на развивающиеся организмы. К., Наук. думка, 1978, в якій наведено результати досліджень розвитку організмів -- від бактерій до хребетних тварин -- в умовах космічного польоту. У 1979 р. присуджено Державну премію України в галузі науки і техніки групі авторів, серед яких були співробітники ІМБГ АН УРСР В. А. Кордюм, В. Г. Бабський, М. І. Коньшин, В. Г. Манько, Л. В. Паливода -- за цикл праць з питань дослідження закономірностей росту і розвитку мікроорганізмів в умовах космічного польоту.

У відділі квантової біофізики проводилося вивчення природи білково-нуклеїнових взаємодій з метою вияснення механізмів «точкового» пізнавання мономерних компонентів у складі нуклеопротеїдних комплексів. Зокрема, М. В. Желтовський, С. П. Самойленко, А. П. Гультяєв та ін. у 1978-1984 рр. провели спектроскопічне вивчення взаємодій нуклеотидних основ з амінокислотами в органічних розчинниках, які дозволяють зменшити (порівняно з водним середовищем) вплив оточення на комплексоутворення і дослідити залежність специфічності взаємодії від електронної структури молекул, що асоціюються. Взаємодії мономерних компонентів нуклеопротеїдів в таких розчинниках є близькими за своїм характером і їх взаємодіями в нуклеопротеїдних комплексах внаслідок подібності електростатичних властивостей мікрооточенння. Виявлено вибірковість взаємодії нуклеотидних основ з різними похідними амінокислот, встановлено ряди стабільності комплексів, що утворюються. Вияснено деякі структурні особливості міжмолекулярних асоціатів. З метою порівняння взаємодій у модельних системах різного ступеня складності проведено вивчення асоціації між похідними амінокислот і синтетичними полінуклеотидами за допомогою методу теплової денатурації. Показано, що специфічність взаємодій, виявлена при вивченні асоціатів мономерних

компонентів нуклеопротеїдів, проявляється і в системі мономер -- полімер. Це вказує на важливість «точкових» взаємодій між біополімерами у процесі пізнавання. У ці часи розроблялися модельні підходи з метою визначення правил, що описують утворення специфічних білково-нуклеїнових комплексів. Проведено також вивчення спектрів електронного поглинання основ нуклеїнових кислот з урахуванням взаємодії всіх валентних електронів (В. І. Данілов, М. В. Желтовський, 1973). Аналіз отриманих даних засвідчив існування п^и-переходів у перших смугах поглинання основ. Передбачено нові смуги поглинання для низки основ.

На основі розрахованих електронних характеристик азотистих основ нуклеїнових кислот і теорії збурень вирахувано гіпохромізм двотяжевих гомополінуклеотидів і природної ДНК (В. І. Данілов, В. І. Печена, С. М. Волков). Вперше отримано відповідність між теоретичними і експериментальними значеннями гіпохромізму першої смуги поглинання ДНК. Установлено, що найважливіший вклад у гіпохромізм вноситься внутрішньотяжевими «стекінг»-взаємодіями.

Досліджено два механізми зсуву максимуму смуги флюоресценції ДНК: двохпротонне перенесення по водневих зв'язках і утворення ексимерів (В. І. Данілов, В. І. Печена); показано невигідність двопротонної фотоаутометрії в парах основ. Отримано теоретичні дані про можливість виникнення ексимерного стану у стопкоподібних гомоі гетеродимерах нуклеотидних основ. Пояснено детальний механізм фотодимеризації піримідинових основ, що включає ексимерний стан в якості попереднього.

Відпрацьовано метод вираховування складових енергії міжмолекулярних взаємодій і проведено розрахунки різних асоціатів основ (В. І. Данілов, З. Г. Кудрицька, М. В. Желтовський, 19731976).

Запропоновано ефективний і точний метод визначення точок гідратації молекул, в основі якого лежить адаптивна процедура випадкового пошуку стосовно до алгоритму Метрополісу у методі Монте-Карло (В. І. Данілов, М. Р. Шарафутдінов). Аналіз отриманих результатів показав, що визначення точок моногідратації основ нуклеїнових кислот і уотсон-кріковських пар може дати уявлення про просторову організацію першої гідратної оболонки цих систем.

Проведено вивчення гідратації стопкоподібного димера і копланарної пари урацилу і тиміну у великому кластері води методом Монте-Карло (В. І. Данілов, І. С. Толох). Вперше показано, що «стекінг»-взаємодії молекул урацилу і тиміну у воді виникають переважно у результаті посилення взаємодії вода-вода, зумовленого зміною структури води навколо ізольованих мономерів за їх асоціації у комплекс. Аналіз результатів вивчення різних стопкоподібних асоціатів піримідинових основ дозволив зрозуміти природу гідрофобного ефекту.

У ці ж роки під керівництвом і за безпосередньої участі кандидата біол. наук В. М. Кавсана здійснено синтез генів глобінів голуба, кроля і миші, імуноглобулінів, хімозину, фрагментів геномів низки вірусів, створено кілька клонотек кДНК, у тому числі кДНК лейкоцитів людини. Остання використовувалася потім для пошуку генів інтерферонів і для синтезу людського інтерферону в мікробних клітинах в Інституті біоорганічної хімії ім. М. М. Шемякіна АН СССР. Також синтезовано, клоновано і сиквеновано кДНК препроінсуліну кети і досліджено будову інсулінового гена у геномі кети.

У цілому ІМБГ у ці роки був базовим для лабораторій Радянського Союзу з синтезу генів методом зворотної транскрипції і з виробництва ферменту для такого синтезу -- зворотної транскриптази із вірусу мієлобластозу птахів.

У 1979 р. Президія АН УРСР присудила премію ім. В. Я. Юр'єва І. А. Шевцову за роботу «Генетичні принципи покращення аутополіплоїдних рослин» і премію ім. О. В. Палладіна Г. Х. Мацуці, Г. В. Єльській та М. Й. Коваленко за роботу «Транспортні рибонуклеїнові кислоти». Також присуджено премію Ради Міністрів СРСР С. Б. Серебряному за розшифрування первинної структури білків вірусів.

Таким чином, розгорнуті в ІМБГ дослідження у 1970-х рр. були спрямовані на вирішення актуальних питань молекулярної біології, загальної і молекулярної генетики, цитогенетики і генетичних основ селекції сільськогосподарських рослин і свійських тварин, медичної генетики, генетичної інженерії, клітинної біології. Поряд з теоретичними дослідженнями розроблялись теми, актуальні для практики -- спрямовані на створення нових високопродуктивних форм сільськогосподарських рослин, підвищення плодючості свійських тварин та пошук способів біологічної боротьби з комахамишкідниками сільського господарства тощо.

Важливим кроком у підвищенні концентрації наукових досліджень інституту на найактуальніших напрямах стала підготовка вченою радою пропозицій про перспективні наукові дослідження і комплексність науково-дослідних робіт інституту. У результаті обговорення напрацьованих пропозицій інститут клопотав перед Президією АН УРСР про затвердження двох головних напрямів наукової діяльності замість раніше затверджених трьох. Постановою Президії АН УРСР від 15 жовтня 1978 р. визначено наступні головні напрями наукової діяльності інституту:

• дослідження структури і функції білків і нуклеїнових кислот;

• дослідження закономірностей спадковості і мінливості організмів, розробка методів управління процесами передачі і реалізації генетичної інформації на рівні молекул, клітини і організму.

Як свідчить викладене вище, а також дані, наведені далі, паралельно з концентрацією наукової проблематики постійно відбувалися заходи із вдосконалення структури інституту. Продовжувалась робота з підвищення наукових знань у галузі генетики і молекулярної біології -- у 19681975 рр. в ІМБГ проводився цикл лекцій для науковців і студентів м. Києва спеціалістами інституту (С. М. Гершензон, П. К. Шкварніков, В. П. Зосимович, С.Б. Серебряний та ін.). Видана С. М. Гершензоном унікальна монографія «Основы современной генетики», К., Наук. думка, 1979, 508 с., по суті, стала першим навчальним посібником після відродження генетики в Україні, вона була удостоєна у 1981 р. Державної премії України в галузі науки і техніки. У 1983 р. вийшло друге, виправлене і доповнене видання цієї монографії, яка й понині є однією з настільних книг з генетики. В книзі викладено основні положення сучасної на той час генетики у формі синтезу даних класичної і молекулярної генетики. Розглянуто питання менделізму, хромосомна теорія спадковості (включаючи генетику статі і зчеплення генів), цитоплазматична спадковість, молекулярні основи зберігання і передачі генетичної інформації, тонка будова гена, регуляція дії генів у прокаріотів і евкаріотів, молекулярні механізми мутаційного процесу, генетичні процеси, що відіграють роль в еволюції, генетичні основи селекції, деякі питання медичної генетики, можливості генетичної інженерії.

Розвиток молекулярно-біологічних і генетичних досліджень та реорганізація наукових підрозділів у ІМБГ у 1980-х рр.

З метою подальшого розвитку фундаментальних наукових досліджень в галузі вивчення організації і властивостей нуклеїнових кислот та їх комплексів з біологічно активними речовинами наказом директора ІМБГ № 24 від 27 червня 1980 р. включено в структуру інституту відділ квантової біофізики по переводу з Інституту теоретичної фізики АН УРСР. Переведений відділ складався з двох осіб -- завідувача В. І. Данілова та старшого лаборанта Н. М. Красовської. Цьому відділу було надано статус не структурної лабораторії молекулярної біофізики, а 18 червня 1981 р. наказом № 99-к перетворено в структурну лабораторію молекулярної біофізики при відділі структури і функції нуклеїнових кислот. Науковим напрямом лабораторії було визначено дослідження проблеми білково-нуклеїнового пізнавання. Лабораторію очолив кандидат біол. наук М. В. Желтовський. Пізніше лабораторію реорганізовано у відділ молекулярної і квантової біофізики (у 1995-2020 рр. завідувач відділу -- членкореспондент НАН України Д. М. Говорун). У 2021 р. після смерті Д. М. Говоруна відділ очолив доктор хім. наук Л. Г. Горб.

У липні 1980 р. наказом директора № 30 від 16 липня 1980 р. організовано відділ генетики людини на базі лабораторії генетики соматичних клітин ссавців відділу молекулярної генетики. Основним науковим напрямом досліджень відділу генетики людини було визначено вивчення інтенсивності мутаційного процесу у популяції людини і дослідження в галузі генетики соматичних клітин вищих тварин і людини. Відділ генетики людини очолила доктор мед. наук Т. І. Бужієвська.

У грудні 1980 р. з метою забезпечення розвитку досліджень у галузі вивчення структури, функції і отримання генів евкаріотів при відділі структури і функції нуклеїнових кислот було створено неструктурну лабораторію біосинтезу нуклеїнових кислот у складі 11 осіб, у тому числі двох старших наукових співробітників (В. М. Кавсана, В. Риндич) і молодшого наукового співробітника Г. М. Добровольської. Керівником лабораторії наказом директора ІМБГ № 75 від 10 грудня 1980 р. призначено лауреата Державної премії СРСР М. Кавсана. У 1981 р. цю неструктурну лабораторію перетворено у структурну лабораторію біосинтезу нуклеїнових кислот при відділі структури і функції нуклеїнових кислот. Науковим напрямом лабораторії було визначено вивчення посттранскрипційної регуляції експресії генів у вищих організмів, синтез генів евкаріотів. Лабораторію очолив доктор біол. наук В. М. Кавсан. У 1981 р. в цій лабораторії Кавсан В. М., Риндич А. В., Граєвська Н. А. та ін. розробили спосіб отримання зворотної транскриптази. 30.03.1983 р. ця лабораторія була перетворена у відділ біосинтезу нуклеїнових кислот, завідувачем якого до смерті у 2015 р. був член-кор. НАН України В. М. Кавсан. Головним науковим досягненням цього відділу у 1980-ті рр. було синтезування на полі (А)-РНК із тілець Брокмана кети з використанням зворотної транскриптази, клонування у кишковій паличці і сиквенування гена інсуліну та визначення повної довжини мРНК препроінсуліну. Із нуклеотидної послідовності мРНК препроінсуліну виведено амінокислотну послідовність для кодованого нею білка (В. М. Кавсан).

З початку 1980-х рр. у лабораторії (з 1988 р. -- відділ) генетики клітинних популяцій, очолюваній кандидатом біол. наук В. А. Кунахом, інтенсифіковано дослідження геномної мінливості у процесах дедиференціювання та диференціювання рослинних клітин, процесів геномної мінливості та добору в клітинних популяціях in vitro та in vivo, вивчаються механізми регуляції мінливості у популяціях культивованих клітин, розробляються генетичні основи клітинної селекції штамівпродуцентів рослинних сполук, важливих для медицини. Теоретично обгрунтовано і експериментально підтверджено положення про те, що культивовані in vitro клітини є новою, експериментально створеною системою, що характеризується своєрідністю низки властивостей і особливостей, і, разом з тим, підкоряється загальнобіологічним популяційним закономірностям, зокрема, закону гомологічних рядів у спадковій мінливості ім. М. І. Вавилова. Грунтуючись на результатах фундаментальних досліджень, було створено кілька десятків унікальних клітинних штамів цінних лікарських рослин, зокрема, створені та впроваджені у промисловість перші в світі високопродуктивні клітинні штами раувольфії зміїної (джерело протиаритмічного алкалоїду аймаліну), женьшеню, родіоли рожевої, унгернії Віктора тощо (В. А. Кунах, О. Г. Алхімова, О. І. Свідченко, С. І. Губар, О. В. Захленюк, О. О. Пороннік,

Л. П. Можилевська, Л. К. Алпатова та ін.). Ці дослідження проводились у рамках Всевоюзної наукової програми «Біотехнологія», затвердженої Радою Міністрів СРСР. Співробітниками відділу генетики клітинних популяцій у 1980-х роках було організовано і проведено чотири конференції «Генетика клітинних популяцій і біотехнологія рослин», у роботі яких брали участь, крім українських учених, також спеціалісти з Росії та Білорусі.

У 1981 р. було створено 2 опорних пункти інституту -- один при відділі експериментального мутагенезу (завідувач доктор біол. наук В. В. Моргун), а другий -- при відділі генетичних основ гетерозису (завідувач доктор біол. Наук І. А. Шевцов). Зокрема, наказом директора ІМБГ від 21 жовтня 1981 р. №183-к для забезпечення науково-дослідних робіт відділу експериментального мутагенезу і з метою подальшого розвитку творчих зв'язків між інститутом і Черкаською державною сільськогосподарською дослідною станцією на основі згоди Головного управління сільгоспнауки Міністерства сільського господарства СРСР створено на базі Черкаської державної сільськогосподарської станції опорний пункт інституту зі штатом 3 працівника. Призначення опорного пункту -- створення мутантних ліній, сортів і гібридів пшениці і кукурудзи, їх випробування, прискорене розмноження і впровадження у виробництво. Наукове керівництво робіт опорного пункту було покладено на доктора біол. наук В. В. Моргуна.