Временный научно-творческий коллектив трёхмерных структур микроорганизмов

Временный научно-творческий коллектив (ВНТК) трёхмерных структур микроорганизмов создан в 2013 году. Выявление разнообразных приспособительных реакций у низших эукариот позволяет приблизиться к раскрытию механизмов ряда патологических процессов у млекопитающих и человека и путей их преодоления на клеточном уровне.

Основные исследования, проводимые в ВНТК, направлены на изучение структурно-функциональных адаптационных изменений в клетках дрожжей в экстремальных условиях.

Базисным методом исследований является компьютерная реконструкция трёхмерных структур на основе серий ультратонких и полутонких срезов

Для решения поставленных задач используется также широкий спектр цитобиохимических подходов и традиционных методов электронной и световой микроскопии.

Заведующий – кандидат биологических наук
Владимир Васильевич Дмитриев

Наиболее важные достижения

* Обнаружено, что при адаптации к утилизации труднодоступных питательных субстратов (гидрофобных, водонерастворимых, поверхностно-активных и др.) у дрожжевых клеток модифицируются поверхностные и экзоцеллюлярные структуры. При этом модифицированные полисахариды клеточной оболочки служат матрицей для иммобилизации экзоферментов: окислительных ферментов, липаз, целлюлаз, гидролаз ПАВ (Dmitriev V.V. et al. Electron microscopic studies on the formation of vesicular bodies during cell wall degradation and regeneration in yeast. Z.Allg. Mikrob., 1977, 17(4); Дмитриев В.В. и др. Ультраструктурные перестройки клеточной стенки дрожжей при росте на различных источниках углерода и в условиях углеродного голодания. Докл. Акад. Наук СССР, 1977, 234(2); Дмитриев В.В и др. О дрожжах, утилизирующих поверхностно-активное вещество лаурокс-9. Микробиология, 1988, 57(2); V. Dmitriev et. al., Microorganisms form exocellular structures, trophosomes, to facilitate biodegradation of oil in aqueous media. FEMS Microbiol Lett, 2011, 315.

* Впервые на ультраструктурном уровне показана принципиальная возможность реиммобилизации и функционирования чужеродных ферментов на поверхностных компонентах дрожжей в условиях смешанного культивирования. Способность экзоцеллюлярных веществ (капсул) служить естественной матрицей для иммобилизации чужеродных внеклеточных ферментов была подтверждена в опытах по переносу ферментов от одних видов микроорганизмов на капсулу других. Эти данные важны как для теории, так и для практики при создании новых типов биотехнологических препаратов. (Дмитриев В.В. и др. Реиммобилизация чужеродных гидролаз у дрожжей в смешанных популяциях. Микробиология, 1993, 62(5).

Аспирант А.Н. Звонарев
Аспирант А.Н. Звонарев

* На базе электронномикроскопических и цитобиохимических исследований впервые раскрыт и детально описан механизм формирования «каналов» в клеточной стенке дрожжей. Методами электронномикроскопической цитохимии и иммунноцитохимии была показана локализация окислительных ферментов в «каналах» и на экзоцеллюлярных фибриллярных компонентах микробных клеток. Эти данные являются важным вкладом в понимание механизмов микробной утилизации углеводородов нефти, и особенно в выявление локализации ферментов первичного окисления. (Dmitriev V. et. al. A cyto-biochemical study of the 'canal' formation the yeast cell wall. European J. Appl. Microbiol. Biotechnol., 1980. V. 9; V. Dmitriev et. al. Microorganisms form exocellular structures, trophosomes, to facilitate biodegradation of oil in aqueous media. FEMS Microbiol Lett, 2011, 315.

* Впервые на базе серийных срезов был проведён анализ трёхмерной организации микробного сообщества при утилизации гидрофобного субстрата в водной среде. Было показано, что из внеклеточного обобществлённого материала формируются структуры надорганизменного уровня – «трофосомы», основой которых служит биополимерный матрикс. «Трофосомы» могут удерживать микроорганизмы внутри локального пространства, связывать и модифицировать питательный субстрат с помощью экзоферментов, обеспечивать макроструктуру сообщества с оптимальными диффузионными расстояниями. (V. Dmitriev et. al., Microorganisms form exocellular structures, trophosomes, to facilitate biodegradation of oil in aqueous media. FEMS Microbiol Lett, 2011, 315)
 

* Стереологический анализ на базе электронномикроскопической криофрактографии позволил выявить у дрожжей связь между характерными латеральными и трасмембранными миграциями инвагинаций и внутримембранных частиц (интегральные белки) в цитоплазматической мембране и секрецией ферментов.(Dmitriev V.V. et al. Structural heterogeneity of the plasmalemma of the yeast, Schwanniomyces occidentalis, induced by substrate. Biochimica et Biophysica Acta, 1982, 686)

* Разработаны новые уникальные методы и подходы: (а) Впервые был адаптирован и применён компьютерный метод трёхмерной реконструкции изображения микробных объектов на базе серийных срезов; (б) Разработан и применён новый электронномикроскопический метод локализации гидролаз у микроорганизмов; (в) Для выделения микроорганизмов непосредственно из природных биотопов (in situ), в частности из грунтов вечной мерзлоты, был разработан и применён метод низкотемпературного фракционирования микроорганизмов. (Дмитриев В.В.и др., Новый метод электронно-микроскопического выявления неспецифических гидролаз у дрожжей. Микробиология, 1992, 61(3); V. Dmitriev et. al., Microorganisms form exocellular structures, trophosomes, to facilitate biodegradation of oil in aqueous media. FEMS Microbiol Lett, 2011, 315; Рогачевский В. В., Дмитриев В. В., Патент на изобретение № 2533786 Способ приготовления стеклянных ножей для получения стабильной серии ультратонких срезов, 2014).

E-mail:dmitriev@ibpm.pushchino.ru


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