Фундаментальные исследования

Фундаментальные исследования Института направлены на изучение разнообразия микробного мира и принципов его взаимодействия с окружающей средой (биохимические, физиологические и молекулярно-генетические основы).

Основные направления деятельности:

• Микробное разнообразие и его ресурсы
• Экология микроорганизмов. Физиология и биохимия микроорганизмов во взаимодействии с окружающей средой
• Молекулярные механизмы функционирования генетических систем микроорганизмов
• Использование микроорганизмов в биотехнологии
• Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов.

Важнейшие достижения Института:

Работы в области генетической инженерии микроорганизмов, начатые в ИБФМ еще в 1972 году, заложили основы этих исследований в России.

Организована Всероссийская коллекция микроорганизмов, крупнейшая в России и странах СНГ и имеющая мировое значение. Поддерживается в нарастающем объеме и сохраняется коллекция микроорганизмов, насчитывающая 15000 культур немедицинского профиля, пополняются рабочие коллекции микроорганизмов, используемых в биотехнологических разработках.

Исследованы особенности регуляции биохимических процессов у микроорганизмов, связанные с запасанием пластических материалов и энергии в виде полимерных соединений, выполняющих резервную функцию (в первую очередь неорганических полифосфатов); установлена регуляторная роль полифосфатов в биосинтезе гликопротеинов, антибиотиков и алкалоидов.

Впервые обнаружены клеточные новые структуры микроорганизмов: специфические сложно-организованные «каналы» в клеточной стенке дрожжей; экстрацеллюлярные гемосомы, в которых обнаружены цитохром С и гемопротеин, сходных по спектральным характеристикам с гемоглобином.

Впервые достоверно установлено наличие в вечномерзлых грунтах Сибири жизнеспособных форм дрожжей, находившихся в анабиотическом состоянии в течение 3-5 миллионов лет.

Создана и поддерживается коллекция метилотрофных бактерий и дрожжей, включая штаммы, устойчивые к экстремальным значениям pH, солености и температуры. Коллекция наиболее представительная и охарактеризованная в мире. Предложено и валидировано 10 новых родов и более 50 новых видов аэробных метилотрофных бактерий. Созданы современные представления о таксономическом и структурно-функциональном разнообразии аэробных метилотрофов, их повсеместном распространении и глобальной биогеохимической роли.

Открыты новые виды этих и ранее описанных родов. Впервые показана возможность использования некоторых биополимеров в качестве таксономического маркера.

Впервые разработан и применен метод компьютерного анализа серийных срезов микроорганизмов, позволяющий описывать их трехмерные структуры.

Изучены вопросы функциональной значимости, распространения, классификации, организации и эволюции бактериальных плазмид. Сформирована коллекция штаммов-деструкторов нефтепродуктов. Созданы предпосылки для направленного конструирования микробных ассоциаций с заданными свойствами для разработки биотехнологий очистки окружающей среды от антропогенных загрязнений.

По результатам фундаментальных исследований в области биохимии, физиологии , генной инженерии и молекулярной биологии микроорганизмов создан ряд биотехнологических разработок для медицины, сельского хозяйства, охраны и восстановления окружающей среды.

Изучены теоновые бактерии, споосбные окислять минеральные сульфиды, для развития технологии выщелачивания ценных металлов из минералов.

Установлено широкое распространение в природе ультрамикробактерий – сверхмелких свободно-живущих микроорганизмов, обитающих в почвах, илах, воде, на корнях растений. Открыто свойство паразитизма ультрамикробактерий на других видах бактерий.

Научно-практические разработки

Технология получения лимонной кислоты и цитрата и изолимонной кислоты дрожжами Yarrowia lipolytica. Сырьем служат этанолсодержащие полупродукты и отходы спиртовых производств. Технология позволяет восстановить в РФ производство лимонной кислоты и наладить крупномасштабный выпуск цитрата натрия, необходимого для производства экологически допустимых синтетических моющих средств. Изолимонная кислота перспективна как основа лекарственных средств для спортивного питания, лечения наркомании, алкоголизма; в составе диагностикумов для биохимических исследований.

Технология биоремедиации почв, существенно повышающая эффективность биодеградации ксенобиотиков. Технология основана на совместном использовании растений и специально сконструированных мультифункциональных штаммов ризосферных бактерий, улучшающих рост растений при наличии в почве комплексных загрязнений, таких как ПАУ, тяжелые металлы, мышьяк.

Биотехнологические методы получения ключевых интермедиатов синтеза ряда стероидных лекарственных препаратов. Применение этих методов позволяет заместить сложные химические синтезы и упростить общую схему получения лекарственных субстанций.

Оптико-электронный прибор – компьютерный анализатор колоний микроорганизмов «Компанкол – М1». Предназначен для ускорения, объективизации и автоматического документирования микробиологических анализов на чашках Петри.

Новый антимикробный препарат «Лизоамидаза». Препарат разрушает клетки антибиотикоустойчивых патогенных бактерий, в том числе стафилококков , стрептококков, сибиреязвенной бактерии, споры грибов и бактерий, клетки дрожжей, вызывающих кандидозы. Не снижает иммунный статус, оказывает иммуностимулирующее действие на организм. Произведена наработка опытных партий препарата для ООО Научно-технический центр Российской Инженерной Академии «Полиферм», разработавшего новую лекарственную форму лизоамидазы – салфетки «Лизоамид» для лечения гнойных ран и ожогов.

Ферментные и клеточные биосенсорные электроды для детекции спиртов на основе фермента алкогольоксидазы из дрожжевых клеток и биомассы дрожжевых клеток, содержащих высокоактивную алкогольоксидазу. Созданы прототипы биосенсорных анализаторов для производства промышленных изделий.