Заведующий – доктор биологических наук Александр Григорьевич Меденцев

Лаборатория создана в 2008 году. В лаборатории изучаются механизмы устойчивости грибов, дрожжей и бактерий к стрессовым воздействиям. Состав лаборатории: 1 главный научный сотрудник; 2 ведущих научных сотрудника; 2 старших научных сотрудника, 2 научных сотрудника, 3 младших научных сотрудника, 1 инженер, 1 лаборант-исследователь.

В природных экосистемах микроорганизмы постоянно подвергаются воздействию неблагоприятных факторов внешней среды. Выживание и конкурентоспособность по отношению к другим видам обеспечивается «запуском» специальных механизмов, действие которых может включать синтез ферментов, а также защитных или сигнальных метаболитов.

Исследование адаптационных механизмов у микроорганизмов особенно актуально, поскольку именно в стрессовых условиях они способны осуществлять процессы, важные для человека, такие как детоксикация вредных соединений, синтез антибиотиков, токсинов, пигментов и др.

1. При изучении адаптации грибов родов Fusarium, Trichoderma и дрожжей Yarrowia lipolytica показано, что одной из мишеней действия стресс-факторов является дыхательная цепь, повреждение которой прямо или косвенно приводит к образованию активных форм кислорода, снижению внутриклеточного содержания АТФ и цАМФ . Снижение концентрации цАМФ как негативного фактора транскрипции у грибов приводит к активации защитных механизмов.

2. С помощью ингибиторного анализа установлено, что одним из компонентов сложного адаптивного ответа является «включение» альтернативного пути переноса электронов - цианидрезистентной оксидазы. Основная функция альтернативной оксидазы состоит в поддержании окислительной активности клеток и сохранении способности к синтезу АТФ в первом пункте сопряжения на уровне эндогенной НАДН-дегидрогеназы.

3. Установлено, что в качестве стрессового ответа в клетках грибов и дрожжей происходит одновременное увеличение активностей антиоксидантных ферментов (каталазы, супероксиддисмутазы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и глутатионредуктазы), а также изменение их ультраструктурной организации. Показана однотипность ответа клеток на различные стресс-факторы, что позволяет предполагать неспецифичность защитных механизмов или наличие общего центра их активации.

4. Показано, что стрессовые воздействия (экстремальные значения рН, недостаток в среде источников углерода, азота, фосфора, действие оксидантов, ингибиторов дыхания или фитоалексинов) провоцируют биосинтез фитотоксических пигментов нафтохиноновой природы грибами рода Fusarium.

5. Определен механизм антибиотического и фитотоксического действия нафтохинонов.

6. Установлен механизм устойчивости гриба-продуцента к собственным нафтохинонам. Высокая биологическая активность нафтохинонов обеспечивает преимущество грибу-продуценту в конкуренции с другими организмами в природном окружении

7. Показано, что в стрессовых условиях грибы реализуют свой бисинтетический потенциал: грибы рода Trichoderma синтезируют L-лизин--оксидазу, Y. lipolytica - НАД+-зависимую алкогольдегидрогеназу и L-лактатоксидазу.

8. Изучаются физиологические аспекты синтеза L-лизин--оксидазы грибами рода Trichoderma. Охарактеризованы ее
ферментативные, антимикробные и противоопухолевые свойства. Разработана технология (регламент) получения фермента на лабораторном уровне. Стандартные образцы фермента используются для создания эффективных схем терапии опухолей. Результаты защищены патентами.

9. Для более полного понимания биологического действия различных метаболитов (в том числе ферментов, пигментов) был применен новый кинетический подход - векторный метод представления ферментативных реакций. Метод расширяет возможности исследований механизма действия метаболитов, в том числе, позволяет контролировать дыхательные цепи бактерий и митохондрий, определять сайты и константы связывания.

10. Изучаются особенности организации и функционирования терминальной метакрилатной редокс системы у уникальной анаэробной дельта-протеобактерии Geobacter sulfurreducens AM-1, растущей на ацетате и метакрилате (токсичном синтетическом соединении) в качестве соответственно донора и акцептора электронов. Совместно с Центром регуляции генома (Barcelona, Spain) был секвенирован полный геном и идентифицированы гены, кодирующие белки метакрилатной редокс системы: флавинсодержащую метакрилатредуктазу и тетрагемовый цитохром с.

11. В плане выяснения молекулярных механизмов взаимодействия растений и микроорганизмов на примере бактериальной ассоциации Bacillus firmus Е3 и Klebsiella terrigena Е6 показана роль р-оксибензойной кислоты и других фенольных соединений в стимуляции азотфиксации.

12. Сконструированы уникальные штаммы клубеньковых бактерий с повышенной азотфиксацией - за счет регуляторных мутаций глутаминсинтетазы у Bradirizobium japonicum (симбионт сои) и дополнительного набора nif-генов у B. leguminozarum (симбионт гороха).

13. Впервые выделены и охарактеризованы ассоциированные с растениями и почвенной биотой молочнокислые бактерии родов Pediococcus, Leuconostoc, Weisella, Lactobacillus, солюбилизирующие нерастворимые фосфаты, что позволяет использовать их для повышения плодородия почв.
Наша лаборатория сотрудничает с лабораториями Германии, Испании, РУДН, Российским онкологическим научным центром им. Н.Н. Блохина РАМН.

C 2009 по 2015 г.г. опубликовано 34 статьи в реферируемых журналах.

E-mail: medentsev-ag@rambler.ru