Лаборатория цитологии микроорганизмов

Заведующий лаборатории д. б. н., проф. В. И. Дуда.
Зам. Заведующего – к. б. н., с. н. с. Н. Е. Сузина

Лаборатория цитологии микроорганизмов

Цитологические исследования в ИБФМ РАН проводились с конца 60-х годов по 1990 год в лаборатории анатомии и биофизики микроорганизмов (заведующий – д.м.н., проф. Б.А. Фихте); а с 1990 по 1993 г. – в ВНТК «Цитологии и биохимии мембранных структур» (руководитель – д.б.н. А.Б. Циоменко). В развитие НИР, проводившихся в этих лабораториях, важный внесли высококвалифицированные специалисты: д. б. н. Э. И. Заичкин, д. б. н. А. Б. Циоменко, к. б. н. Е. Н. Ратнер,  к. б. н. Г. А. Гуревич, к. б. н., Н. Е. Сузина, к. б. н. К. А. Луста и другие сотрудники. Были развиты оригинальные методы дезинтеграции клеток микроорганизмов, получению криофрактограмм (реплик со сколов клеток, ультраструктуре внутриклеточных мембран и экстрацеллюлярных трубчатых структур метанотрофных бактерий.

В 1993 г организована лаборатория структурно-функциональной адаптации микроорганизмов - СФАМ (заведующий – д.б.н., проф. В.И. Дуда), в которую вошла часть сотрудников ВНТК «Цитологии и биохимии мембранных структур».
В 2009 г.  СФАМ быа переименована в лабораторию цитологии микроорганизмов.

Основные темы  исследований лаборатории:

  • Изучение ультраструктурной организации новых видов микроорганизмов.
  • Изучение тонкой структуры древних форм микроорганизмов: а) живых «ископаемых» в грунтах вечной мерзлоты и б) микрофоссилий в горных породах.
  • Сравнительное изучение структурно-функциональной организации лабораторных и природных (in situ) форм микроорганизмов в почвах, грунтах и илах.
  • Изучение особенностей ультраструктурной организации и свойств покоящихся  анабиотических форм неспорообразующих бактерий.
  • Изучение особенностей ультраструктурной и молекулярной организации     мембран микроорганизмов.
  • Выделение из природных местообитаний новых ультрамикробактерий, изучение особенностей их ультраструктурной организации, физиологии и биохимии.

Важнейшие научные результаты.
- Выполнены ультраструктурные исследования новых форм (видов и родов) и генетически модифицированных микроорганизмов, которые позволили обнаружить и описать новые структуры бактериальной клетки и связанные с ними процессы.

- Впервые описаны экстрацеллюлярные газовые баллоны (ЭГБ), свойственные ряду видов бактерий и обладающие уникальной ультраструктурной организацией. Эти структуры участвуют в флоккуляции клеток, повышении их плавучести и транспортировки в водных средах, а также улучшении аэрации клеток в их скоплениях – биопленках, гранулах, колониях. У некоторых бактерий с ЭГБ структурно связаны гемосомы – гранулярные тельца, содержащие флавогемоглобин.
- Обнаружен новый тип организации цитоплазматических мембран – ламеллярные интрамембранные липидные структуры (ЛИМС), организованные по типу «мембрана в мембране» (инвертированные мембраны). Показано, что эти структуры образуются как бактериями, так и дрожжами. Полученные данные свидетельствуют о полифункциональности ЛИМС и их участии в перестройках клеток,  вызванных воздействием стрессовых факторов.
- Обнаружен и охарактеризован примитивный аналог экзоцитоза у прокариот, выражающийся в том, что некоторые бактерии, используя наружную клеточную мембрану, выводят из клеток детоксифицированные соединения металлов в виде упакованных в мембранные везикулы гранул.
- Выполненые ультраструктурные исследования древних форм микроорганизмов – живых «ископаемых» и микрофоссилий позволили: а) охарактеризовать ультраструктурную организацию природных форм микроорганизмов в вечной мерзлоте, получить живые культуры дрожжей и бактерий из грунтов постоянно мерзлых пород возрастом ~ 3 млн. лет; б) описать тонкую структуру фоссилизированных клеток микроорганизмов в керитах, возрастом ~ 1,8 млрд. лет.
- Впервые из грунтов вечной мерзлоты Сибири, возрастом ~ 1 млн. лет, выделены в чистую культуру эукариотные микроорганизмы – дрожжи, принадлежащие к трем родам и пяти видам бизидиомицетных  дрожжей. Охарактеризованы  особенности их ультраструктурной организации и физиолого-биохимические свойства. Эти данные свидетельствуют о том, что и эукариотные организмы способны выживать в условиях сверхдлительного анабиоза и природной криоконсервации.
- Выяснено, что большинство сохранивших целостность клеток в вечно мёрзлых грунтах можно отнести к покоящимся цистоподобным формам, обладающих собственными многослойными оболочками и чехлами из органоминеральных частиц грунта.
- Показано, что неспорообразующие бактерии (рр. Micrococcus, Arthrobacter, Pseudomonasи др.) способны образовывать особые структурно дифференцированные покоящиеся анабиотические формы, названные цистоподобными клетками
- Впервые описано строение фоссилизированных клеток древних форм микроорганизмов на ультраструктурном уровне, на основе использования методов ультратонких срезов и криофракографии. В клетках микроорганизмов, входящих в состав волокнистого керита (возрастом ~1,8 млрд. лет) обнаружены такие клеточные структуры, как клеточные стенки, септы, рибосомоподобные гранулы и другие структуры. Полученные данные существенно расширяют сведения о структурной характеристике древних ископаемых форм микроорганизмов.
- Выделены новые представители ультрамикробактерий (УМБ), принадлежащие к родам Kaistia, ChryseobacteriumиMicrobacterium. Изучение этих бактерий позволило впервые: а) описать факультативный паразитизм у  некоторых видов УМБ, б) охарактеризовать новый - канатный тип подвижности клеток, в) обнаружить и описать молекулярные канаты – полисахаридные тяжи с липкими гранулами, служащими для улавливания бактерий – жертв и подтягиваний к ним клеток паразитов.
Сформулирована концепция ультрамикробактерий.
- Обнаружены у некоторых псевдомонад  и охарактеризованы особые делящиеся надклеточные структуры в виде «мешочков», имеющих  оболочки и содержащие внутри себя бактериальные клетки. Мешочки выполняют протекторную функцию, защищая содержащиеся в них клетки от радиации и пересыхания.

- Разработаны новые методы изучения микроорганизмов: а) оригинальный метод низкотемпературного (-12°С) фракционирования клеток микроорганизмов. С помощью этого метода впервые получена фракция нативных клеток микроорганизмов, изолированых из грунтов вечной мерзлоты, которые без размораживания изучались в электронном микроскопе, б) метод получения клеток-мумий, содержащих только ДНК, но лишенных цитоплазмы.


142290 Московская область, г.Пущино, пр-т Науки, д.5, Тел./факс: (495)956-33-70, boronin@ibpm.pushchino.ru; rta@ibpm.pushchino.ru; www.ibpm.ru


Разработка сайта - Alces