Заведующий лаборатории - к. б. н., с. н. с. Н. Е. Сузина
Лаборатория цитологии микроорганизмов – преемник Лаборатории анатомии и биофизики микроорганизмов», созданной в конце 60-х по инициативе академика Г.К. Скрябина (заведующий – д.м.н., проф. Б.А. Фихте). В 1990 г. была преобразована в ВНТК «Цитология и биохимия мембранных структур», (руководитель – д.б.н. А.Б. Циоменко), функционировавшего до 1993 г. В 1993 г. ВНТК была преобразована в лабораторию Структурно-функциональной адаптации микроорганизмов (СФАМ), заведующий – д.б.н., проф. В.И. Дуда. В 2009 г. СФАМ была переименована в лабораторию Цитологии микроорганизмов. С декабря 2019 г. руководителем лаборатории является к.б.н. Сузина Наталья Егоровна.
Направления исследований
Исследование структурно-функциональной организации клеток микроорганизмов на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях
Разнообразие ультраструктурной организации клеток бактерий различных филогенетических групп; ультраструктурная организация новых форм микроорганизмов, в особенности сверхмелких свободноживущих прокариот (ультрамикробактерий); надмолекулярная организация новых клеточных ультраструктур и их функции; структурные основы межмикробного паразитизма (хищничества); покоящиеся (цистоподобные) клетки неспорообразующих бактерий, тонкая организация микроорганизмов in situ в экстремальных биотопах; полиспорогенез и трансверсия полярности в микробной клетке.
Основные достижения
Экстрацеллюлярные газовые баллоны, гемосомы участвуют во флоккуляции клеток, повышении их плавучести и транспортировки в водных средах, способствуют лучшей аэрации клеток в их скоплениях – биопленках, гранулах, колониях. У некоторых бактерий с ними структурно связаны гемосомы – гранулярные тельца, содержащие флавогемоглобин. У некоторых псевдомонад обнаружены и охарактеризованы особые надклеточные делящиеся структуры в виде «камер-мешочков», выполняющих протекторную функцию, защищая содержащиеся в них клетки от радиации и пересыхания. Обнаружены и охарактеризованы трубчатые и чашевидные поверхностные придатки у метанотрофных бактерий, предложена трёхмерная модель надмолекулярной организации этих ультраструктур.
Описание интрамембранных инвертированных мембран изменяет представление об однородной бислойной организации липидов в биологической мембране. Полученные данные позволяют сделать предварительный вывод о полифункциональности ЛИМС, их участии, в частности, в перестройках клеток, вызванных воздействием стрессовых факторов.
На ультраструктурном уровне описано строение клеток in situ в грунтах вечной мерзлоты (возрастом ~ 3 млн. лет), изолированных методом низкотемпературного фракционирования. Показано, что клетки бактерий в экстремальных условиях находятся внутри органо-минеральных капсул и имеют выраженные признаки анабиоза. Исследована ультраструктура древних ископаемых микроорганизмов (микрофоссилий) в керитах Волыни (возрастом 1,8 млн. лет).
Получены в лабораторных условиях и подробно охарактеризованы цистоподобные покоящиеся клеточные формы грамположительных и грамотрицательных неспорообразующих бактерий, представителей рр. Micrococcus, Arthrobacter, Pseudomonas и др. Установлены цитологические признаки и критерии перехода клетки в состояние покоя.
Фенотипические и генотипические исследования УМБ позволили заключить, что известные в настоящее время УМБ произошли путём редуктивной эволюции, а также сформулировать концепцию (ФОРМУЛУ для ультрамикробактерий). Формула чётко определяет место УМБ в системе живых существ и их облигатные характеристики: 1) УМБ являются видами прокариот, принадлежащими к домену Bacteria, 2) клетки характеризуются экстремально малыми размерами (объём ≤ 0.1 μm3) независимо от условий роста и цикла развития, 3) им свойственна малая величина генома (преимущественно от 3.2 до 0.58 Mb), 4) свойственна облигатная способность к саморепродукции. Открыто свойство паразитизма УМБ на других видах бактерий, что свидетельствует об их большой роли в регуляции состава микробных сообществ.
Ультрамикробактерии в микробной фракции, сепарированной из светло-каштановой почвы. Диаметр наиболее мелких клеток около 0,2 мкм. Зеленые клетки – живые, мертвые – красные. Вид в люминесцентном микроскопе после окраски препарата реактивом Live/Dead. Длина масштабной линейки - 10 мкм.
Например, ловчие сети, молекулярные полисахаридные канаты и прикрепительные протрузии – простеки. Полисахаридные тяжи функционируют по существу как молекулярные канаты, подтягивающие клетку паразита к клетке жертвы, а липкие узелки служат якорями, прикрепляющими «канаты» к поверхности жертвы. Уникальная особенность механизма состоит в том, что для сближения клеток используются силы броуновского движения. Они обусловливают последовательное прикрепление звеньев якорей к поверхности жертв, что снимает потребности в энергетических затратах на улавливание жертв и стягивание клеток хищников и жертв.