Направление исследований

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. Используется также широкий спектр цитобиохимических подходов и традиционных методов электронной и световой микроскопии

Основные достижения

• Обнаружено, что при адаптации к утилизации труднодоступных питательных субстратов (гидрофобных, водо-нерастворимых, поверхностно-активных и др.) у дрожжевых клеток модифицируются поверхностные и экзоцеллюлярные структуры.  

Модифицированные полисахариды клеточной оболочки служат матрицей для иммобилизации экзоферментов: окислительных ферментов, липаз, целлюлаз, гидролаз ПАВ

• 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 подтверждена в опытах по переносу ферментов от одних видов микроорганизмов на капсулу других.

• На базе электронномикроскопических и цитобиохимических исследований раскрыт и детально описан механизм формирования «каналов» в клеточной стенке дрожжей. Методами электронномикроскопической цитохимии и иммунноцитохимии показана  локализация окислительных ферментов в «каналах» и на экзоцеллюлярных фибриллярных компонентах микробных клеток.  

• Впервые на базе серийных срезов проведён анализ трёхмерной организации микробного сообщества при утилизации гидрофобного субстрата в водной среде.  

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.

• Установлено, что при адаптации дрожжей к трудноутилизируемым субстратам их цитоплазматическая мембрана претерпевает существенные ультраструктурные перестройки.

Использован стереологический анализ на базе электронномикрокопической криофрактографии.

Обнаружена связь между характерными латеральными и трасмембранными миграциями инвагинаций и внутримембранных частиц (интегральные белки) и секрецией ферментов

• Разработаны новые уникальные методы и подходы:  

(а) впервые 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 

Опубликовано 28 статей, выпущено 5 учебных пособий, выполнены проекты по грантам фондов РФФИ, МНТЦ ISTC, CRDF.