Основные результаты, полученные в 2014 г.

Направление 52. Биологическое разнообразие

Результаты сравнительного изучения морфологических, физиологических и молекулярно-биологических характеристик, а также скрещивания культур дрожжей, выделенных в различных регионах северного и южного полушарий Земли, продемонстрировано существование видов-убиквистов среди свободноживущих дрожжей, заселяющих значительно удаленные друг от друга регионы (наряду с обнаруживаемой таксономической гетерогенностью многих видов, считавшихся ранее космополитами и представляющими собой комплексы видов). Полученные данные свидетельствую, что большие расстояния не являются препятствием для распространения свободно живущих дрожжей, в т.ч., путем их переноса воздушными массами и морскими течениям. Выживание и наличие одних и тех же видов в различных регионах Земли определяют климатические условия, физико-химические и биотические характеристики конкретных  мест обитаний (д.б.н. В.И. Голубев.)

Впервые получены данные о разнообразии архей в многолетнемерзлых отложениях Арктики возраста 6-25 тыс. лет с использованием методов метагеномики (гены 16S рРНК, mcrA). Доминирующая группа метаногенных архей представлена известными и новыми родами и видами 4-х порядков (Methanomicrobiales, Methanobacteriales, Methanococcales и Methanocelles). Получены доказательства ранее высказанной авторами гипотезы о преобладании в многолетнемерзлых породах гидрогенотрофного метаногенеза (в отличие от мерзлых почв, где метан образуется по ацетокластическому пути) и аргументы в пользу биогенного происхождения метана в вечной мерзлоте Арктики (к.б.н. В.А. Щербакова).

Направление 55. Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов

На основе МАЛДИ масс-спектрометрии и анализа «housekeeping» генов (gyrB, recA, rpoB,  ppk) у 60 штаммов разработан метод ускоренной идентификации актинобактерий родов Clavibacter и Rathayibacter, включающих, преимущественно, фитопатогенные виды. Метод позволяет быстро и с высокой степенью точности идентифицировать штаммы вышеупомянутых родов на уровне вида/подвида, а также обнаруживать представителей новых таксонов, что актуально как для решения практических задач (фитопатология, фитосанитарный контроль и т. д.), так и фундаментальной науки (оценка  микробного разнообразия, вопросы эволюции, экологии) (д.б.н. Л.И. Евтушенко).

Доказана меланиновая природа пигмента у умеренно термофильных метанотрофов рода Methylocaldum, установлен путь его биосинтеза и участие в адаптации к флуктуациям температуры и окислительному стрессу (д.б.н.. проф. Ю.А. Троценко).

С использованием специально разработанных методов проведена идентификация нового фермента первичной атаки органофосфонатов у бактерий – глифосат-оксидоредуктазы, оценка его активности в клеточных гомогенатах и определение кинетических характеристик. Выявлено функционирование двух альтернативных путей деструкции органофосфонатов у бактерий – С-Р лиазы и метаболической ветви глифосат-оксидоредуктаза - фосфонатаза, активизируемых в зависимости от типа С-Р связи у органофосфонатов как источников фосфора. (д.б.н. А.А. Леонтьевский)..

Установлена различная роль двух полифосфатаз дрожжей (PPX1 и PPN1) в метаболизме полифосфатов: PPX1 не принимает непосредственного участия в метаболизме полифосфатов, тогда как PPN1 ответственен как за фрагментацию длинноцепочечных полимеров до более коротких, так и за полный гидролиз до ортофосфата. Гены, кодирующие эти ферменты, имеют ортологи в геноме человека, что и определяет необходимость изучения их функций и поиска альтернативных субстратов (д.б.н. Т.В. Кулаковская).

Направление 57. Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов, протеомика, биокатализ

С помощью рентгеноструктурного анализа и математического моделирования впервые в мире расшифрованы нативные и в комплексах с субстратами структуры ключевых ферментов бактериальных штаммов-деструкторов ксенобиотиков (хлорированных и полиароматических соединений). Полученные данные позволили детально расшифровать механизмы последовательных реакций разложения ксенобиотиков, осуществляемых ферментами подобных классов: гидроксилирования полиароматических соединений, расщепления ароматического кольца, дехлорирования и изомеризации интермедиатов расщепления ароматических соединений (д.б.н., проф. Л.А. Головлева).

Охарактеризована новая гликозилгидролаза, участвующая в процессинге кислого экзополисахарида (ЭПС) у симбиотических бактерий Rhizobium leguminosarum. Полученные приоритетные данные свидетельствуют о том, что наличие неуглеводных заместителей в структуре ЭПС влияет на образование низкомолекулярных форм полисахарида (экзоолигосахаридов), необходимых для дифференцировки свободноживущих бактерий в бактероидные формы (к.б.н. Т.В. Ивпшина).

Направление 62. Биотехнология

Впервые установлена возможность применения лакказ-медиаторных систем для окисления 3β-гидроксистероидовандростанового и прегнанового ряда. Разработан метод получения 11альфа-гидроксиандростендиона из фитостерина. Разработан способ трансформации ацетата кортикостерона культурой Absidiacoerulea (д.б.н. М.В. Донова).

Получены маркерные мутанты грибов Penicillium funiculosum и проведена их транс-формация плазмидами рSTA10 и рPrCBH-βGluAsp c целью повышения активности β-глюкозидазы. В результате созданы рекомбинантные штаммы с активностью в 5-6 раз выше, чем у реципиентного. Оптимизация состава среды и условий ферментации позволили повысить продуктивность трансформантов в 15-17 раз (к.б.н. О.Н. Окунев)

Впервые в макете микробного биотопливного элемента (БТЭ) в качестве биоматериала использованы мембранные фракции бактерий рода Gluconobacter, представляющие конгломераты PQQ-зависимых дегидрогеназ и обладающие их каталитическими свойствами. Мембранные фракции иммобилизованы на электроды, полученные из графеноподобного наноматериала (терморасширенного графита), что позволило получить БТЭ с удвоенной удельной мощностью (~ 10 мкВт/см²) по сравнению с контрольной. Впервые для БТЭ создан макет по накоплению электрической энергии с помощью конвертера постоянного напряжения. Исходное значение 0,5 В поднимали до результирующего напряжения 3,1 В, которое сохраняли на конденсаторе емкостью 6000 мкФ. Созданные макеты определяют возможный путь миниатюризации БТЭ и его практического использования (д.х.н., проф. А.Н. Решетилов).

Основные публикации

Kamzolova S.V., Vinokurova N.G., Dtdukhina E.G., Samoilenko V.A., Lunina J.N., Mironov A.A., et al. The peculiarities of succinic and production from rapeseed oil by Yarrowia lipolytica yeast // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2014. V. 98. N 9. P. 4149-4157.

Kolomytseva M., Ferraroni M., Chernykh A., Golovleva L., Scozzafava A. Structural basis for the substrate specificity and the absence of dehalogenation activity in 2-chloromuconate cycloisomerase from Rhodococcus opacus 1CP // BBA - Proteins and proteomics. 2014. V. 1844. Iss. 9. P. 1541-1549.

Laurinavichene T.V., Laurinavichus K.S., Tsygankov A.A. Integration of purple non-sulfur bacteria into the starch-hydrolyzing consortion // Intern. J. Hydrogen. Energy. 2014. V. 39. P. 7713-7720.

Doronina N.V., Kaparullima E.N., Trotsenko Y.A. Methyloversatilis thermotolerans sp. nov., a novel thermotolerant facultative methylotroph isolated from a hot spring // Intern. J. Syst. Evol. Microbiol. 2014. V. 64. N 1. P. 158-164.

Kulichevskaya I.S., Suzina N.E., Rijpstra W.I.C., Damste J.S.S., Dedysh S.N. Paludibacillum fermentans gen. nov., sp. nov., a facultative anaerobe capable of dissimilatory iron reduction from subdivisuion 3 of the acidobacteria // Intern. J. Syst. Evol. Microbiol. 2014. V. 64. P. 2857-2864.

Vainshtein M., Belova N., Kulakovskaya T., Suzina N., Sorokin V. Synthesis of magnet-sensitive iron-containing nanoparticules by yeasts // J. Ind. Microb. Biotech.. 2014. V. 41. N 4. P. 657-663.

Muratova A., Pozdnyakova N., Makarov O., Baboshin M., Baskunov B., Myasoedova N., Golovleva L., Turkovskaya O. Degradation of phenanthrene by the rhizobaterium Ensifer meliloti // Biodegradation. 2014. V. 25 (6). P. 787-795.

Baboshin M., Ivashina T., Chernykh A., Golovleva L. Comparison of the substrate specificity of two ring-hydroxylating dioxygenases from Sphingomonas sp. VKM B-2434 to polycyclic aromatic hydrocarbons // Biodegradation. 2014. V. 25. N 5. P .693-703.

Olchowik-Grabarek E., Swiecicka I., Andreeva-Kovalevskaya Zh., Solonin A., et al. Role of structural chenas induced in biological membranes by hydrolysable tanning from Sumac leaves (Rhus tuphina L.) in their antihemolytic and antibacterial effects // J. Membrane Biol. 2014. V. 247. P. 533-540.

Strizhov N., Fokina V., Sukhodolskaya G., Dovbnya D., Karpov M., Shutov A., Novikova L., Donova M. Progesterona biosynthesis by combined action of adrenal steroidogenic and mycobacterial enzymes in fast growing Mycobacteria // New Biotechnology. 2014. V. 31. P. 67.

Shashkov A.S., Streshinskaya G.M., Tul'skaya E.M., Kozlova Y.I., Senchenkova S.N., Evtushenko L.I. A novel teichuronic acid, the major polymer from the cell wall of Actinoplanes lobatus VKM AC-676 (T) // Carbohydrate Res. 2014. V. 387. P. 19-23.

Andreeva N., Trilisenko L., Kulakovskaya T., Dumina M., Eldarov M. Purification and properties of recombinant exopolyphosphates PPN1 and effects of its overexpression on polyshosphate in Saccharomyces cerevisiae // J. Bioch. Bioeng. 2014. Jul. 15. Doi: 10.1016 / J. Biosc. 201.4.06.006.

Vasikyeva N.V., Shishkova N.A., Marinin L.I., Ledova L.A., Tsfasman I.M., Muranova T.A., Stepnaya O.A., Kulaev I.S. Lytic peptidase L5 of Lysobacter sp. XL1 with broad antimicrobial spectrum // J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 2014. V. 24. P. 59-66.

Lisov A.V., Belova O.V., Andreeva-Kovalevskaya Z.I., Budarina Z.I., Solonin A.S., Vinokurova N.G., Leontievsky A.A. Recombinan xylanase from Straptomyces coelicolor AC-738: characterization and the effect of xylan-containing products // World J. Microbiol. Biotechnol. 2014. V. 30. Iss. 3. P. 801-808.

Solyanikova I.P., Plotnikova E.G., Shumkova E.S., Robota I.V., Prisazhnaya N.V., Golovleva L.A. Chloromuconolactone dehalogenase CLCF of Actinobacteria // J. Environ. Sci. Health. Part B: 2014. V. 49. Iss. 6. P. 422-431.

Kulakovskaya E., Baskunov B., Zvonarev A. The antibiotic and membrane-damaging activities of cellobiose lipids and sophorose lipids // J. Oleo Sci. 2014. V. 63. N 7. P. 701-707.

Doronina N., Kaparullina E., Trotsenko Y. The family Methylophilaceae // In: The Prokaryotes. Eds. E. Rosenberg, Delong E.F., Lory S., Stackebrandt E., Thompson F. // Berlin-Heidelberg: Springer Verlag. 2014. P. 869-880.

Кочкина Г.А., Озерская С.М., Иванушкина Н.Е., Чигинева Н.И., Василенко О.В., Спирина Е.В., Гиличинский Д.А. Разнообразие грибов деятельного слоя Антарктиды // Микробиология. 2014. Т. 83. N 2. С. 236-244.

Кошелева И.А., Сазонова О.И., Измалкова Т.Ю., Боронин А.М. Распространение Sal+-фенотипа у почвенных бактерий рода Pseudomonas // Микробиология. 2014. Т. 83. N 6. С. 703-711.

Феофилова Е.П., Усов А.И., Мысякина И.С., Кочкина Г.А. Трегалоза: особенности химического строения, биологические функции и практическое значение // Микробиология. 2014. Т. 83. N 3. С. 271-283.

Опубликовано 118 статей, в том числе 61 в зарубежных изданиях, 1 монография, 7 глав в книгах,  получено 4 патента.