Основатель и руководитель лаборатории до 2021 г. – доктор биологических наук, профессор Троценко Юрий Александрович.

С 2021 г. лабораторией руководит к.б.н. Мустахимов Ильдар Ильдусович.

Лаборатория организована в 1970 г.

Заведующий лабораторией – к.б.н. Мустахимов Ильдар Ильдусович

Направление исследований

Изучение биоразнообразия и физиолого-биохимических особенностей метилотрофных микроорганизмов (бактерий и дрожжей), использующих в качестве источников углерода и энергии восстановленные С₁-соединения: метан, метанол, метилированные амины, галометаны и др.

Основные достижения

• Создана и поддерживается наиболее представительная в мире коллекция аэробных метилотрофных бактерий, использующих в качестве источников углерода и энергии восстановленные С₁-соединения.

Коллекция включает детально охарактеризованные экстремофильные (галофильные, алкалофильные, умеренно ацидофильные, психроактивные и термофильные) метилотрофы и метилотрофные фитосимбионты, представленные новыми таксонами родового и видового уровней. Валидировано 10 новых родов и более 50 новых видов метилотрофных бактерий.

• Разработаны и успешно испытаны новые технологические регламенты получения широкого спектра продуктов биосинтеза из метанола, предложены эффективные способы деградации ряда высокотоксичных соединений.

Разработана биотехнология получения из С1 соединений биосовместимых биодеградабельных пластиков – полигидроксибутирата и его сополимера – полигидроксибутировалерата с разными физико-химическими свойствами. Наработаны образцы биопластиков, испытанные в НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний СО РАМН, показана перспективность применения биопластиков в кардиологии. Установлено, что при культивировании метилотрофных продуцентов возможна замена технического метанола на метанол-сырец, что снижает себестоимость продукта и увеличивает конкурентоспособность производства биополимеров на этой основе.

• У галофильных метилотрофов определены механизмы осмоадаптации.

Изучены пути биосинтеза и деградации осмопротектора эктоина – биопротектора широкого спектра действия, используемого в биомедицине, косметологии и научной практике в качестве стабилизатора биомолекул и целых клеток, охарактеризованы соответствующие гены и рекомбинантные ферменты его биосинтеза. Выявлены механизмы регуляции биосинтеза с участием транскрипционного репрассора MarR - семейства.

• Выявлено функционирование у метанотрофов модифицированного гликолиза.

Данный путь окисления глюкозы более эффективен по сравнению с классическим вариантом за счет реутилизации энергии неорганического пирофосфата (ФФн). Охарактеризован ключевой фермент пирофосфат-зависимого гликолиза – ФФн-зависимая 6-фосфофруктокиназа, установлены биохимические свойства и роль этого фермента в углеводном метаболизме метанотрофов, реализующих различные пути С₁ ассимиляции. Показана связь ФФн-зависимого гликолиза со способностью метанотрофов осуществлять ферментацию формальдегида в микроаэрофильных условиях и аккумулировать в среде органические кислоты и Н₂.

• Изучена роль метилотрофов как фитосимбионтов растений.

Получены приоритетные данные о метаболических основах диалога растений и аэробных метилотрофов, поставляющих растениям фитогормоны (цитокинины и ауксины), витамины, полисахариды. Метилотрофы потребляют выделяемый растениями метанол, повышают устойчивость растений к фитопатогенам и неблагоприятным факторам среды, повышают скорость роста, регенерационный потенциал и корнеобразование растений. Найдены эффективные природные метилотрофные фитосимбионты, на их основе предложены и испытаны новые биопрепараты, стимулирующие рост растений.

• Впервые для нефотосинтезирующих организмов показано функционирование у метилотрофов биохимического пути синтеза и деградации сахарозы.

Ферменты данного биохимического пути, кодируемые опероном sps-spp-fruK-ams, очищены и охарактеризованы, изучено распространение генов синтеза и деградации сахарозы у прокариот. На основе ферментов углеводного и пирофосфатного обмена метанотрофов (АТФ-фруктокиназы и ФФн-зависимой 6-фосфофруктокиназы) разработаны новые методы определения (фосфо)сахаров, орто- и пирофосфата для использования в научной практике и биомедицине.

Опубликовано более 460 научных статей в реферируемых журналах. Защищены 3 докторские и 35 кандидатских диссертаций, выполнено более 30 проектов по грантам РФФИ, РНФ, ФЦП, Соглашениям Минобрнауки РФ и по Международным контрактам (ИНТАС, фонд Сороса, РНФ).