Основные результаты, полученные в 2015 г.

Направление 55. Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов

Завершен важный этап многолетних работ и исследований, направленных на достижение Всероссийской коллекцией микроорганизмов (ВКМ) уровня мировых стандартов по всем видам коллекционной деятельности. Решены основные научно-техническик задачи по трансформации ВКМ в Биологический ресурсный центр (БРЦ) мирового уровня: от обеспечения гарантированного сохранения фонда – крупнейшего в России по показателям видового разнообразия и одного из крупнейших по общей численности (20000 культур), до информационного сопровождения объектов хранения и организационно-методического обеспечения создания микробного БРЦ немедицинского профиля. Работы выполнены с учетом рекомендаций ОЭСР и международного опыта деятельности БРЦ, в оперативном взаимодействии с ведущими БРЦ Европы и Международным центром данных по микроорганизмам, действующим под эгидой Всемирной федерации коллекций культур (д.б.н. Л.И. Евтушенко).

Из природных биотопов выделены 18 представителей новых форм ультрамикробактерий (УМБ). Изучение ультратонких срезов показало, что по тонкому строению оболочек новые формы УМБ подразделяются на грамотрицательные и грамположительные формы. Установлено, что для изученных штаммов характерен небольшой размер генома (2,4-1,7 Mb). Проведена инвентаризация набора клеточных структур (на уровне органелл и органоидов) у 15 модельных штаммов различных видов свободноживущих УМБ. Установлена связь минимизации размеров клеток с редукцией у УМБ включений и вторичных клеточных структур. Разработаны способы получения герметизованных магнитотактных наноконтейнеров на основе бактериальных наноклеток для адресной доставки лекарственных средств в определённые локусы органов и тканей животных (д.б.н., проф. В.И. Дуда).

Из Пущинских очистных сооружений выделено более 250 штаммов, устойчивых к 2 и более антибиотикам в различных сочетаниях. Изолировано 10 плазмид резистентности к тетрациклину, стрептомицину и гентамицину. В результате конъюгационных скрещиваний установлен плазмидный контроль резистентности к тетрациклину еще у 10 штаммов флуоресцирующих псевдомонад (к.б.н. И.А. Кошелева)

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

Впервые получена конструкция, содержащая полноразмерный ген эндонуклеазы рестрикции Ecl18kI с пришивкой части гена, кодирующего N-концевой ДНК-связывающий домен эндонуклеазы EcoRII, уникальной по своим свойствам и являющейся эволюционным интермедиатом среди специфических эндонуклеаз, рекомбиназ и транспозаз. Создан уникальный жизнеспособный штамм E.coli, продуцирующий рекомбинантную эндонуклеазу рестрикции, оптимизирована методика индукции гибридного гена и выделения активного гибридного белка в штамме–продуценте. Получены новые данные, подтверждающие, что конвергентная транскрипция с промотора гена МТ ecoRII может существенно влиять на экспрессию гена ЭР ecoRII. Описан принципиальный механизм переключения экспрессии генов системы рестрикции-модификации Cfr9I и построена модель регуляции этой системы (к.б.н. М.В. Захарова).

Направление 62. Биотехнология

Впервые в мировой практике проведена имплантация микробного биотопливного элемента в организм лягушки Rana temporaria. Электроды (размер 8×5×0.5 мм) были созданы на основе бактерий рода Gluconobacter, иммобилизованных на наноматериале - терморасширенном графите. Напряжение на выходных клеммах топливного элемента (~50 мВ) и время его наработки (7-12 мин) находились в пределах, достаточных для практического использования в гибридных системах и соответствовали таковым, описанным в литературе по имплантации биотопливных элементов в другие организмы (улитки, лобстеры). Дальнейшие работы направлены на оценку возможности улучшения этих параметров (д.х.н., проф. А.Н. Решетилов).

На основе бактериолитического фермента Л5 грамотрицательной бактерии Lysobaceter sp. XL1 и фосфолипидов, полученных из внешнемембранных везикул этой бактерии, сконструирован липосомальный антимикробный препарат. Первые испытания показали высокое антимикробное действие препарата на штаммы грамположительных бактерий, множественноустойчивых к антибактериальным препаратам. В дальнейшем будет изучено лечебное действие нового препарата на модельной инфекции у белых мышей, вызванной множественноусточивым штаммом стафилококка (MRSA) (к.б.н. Н.В. Васильева).

Разработан и масштабирован до уровня лабораторных биореакторов (объем 10 л) эффективный способ получения 3β,7α-дигидроксиандрост-5-ен-17-она на основе селективного 7α-гидроксилирования дегидроэпиандростерона культурой Fusarium graminearum. Способ обеспечивает высокий (свыше 70 %) выход целевого продукта при нагрузке субстрата 20 г/л. Разработана процедура выделения и очистки, обеспечивающая получение кристаллического продукта с чистотой свыше 97 % (д.б.н. М.В. Донова).

Основные публикации

Leushkin E.V., Logacheva M.D., Penin A.A., Sutormin R.A., Gerasimov E.S., Kochkina G.A., Ivanushkina N.E., Vasilenko O.V., Kondrashov A.S., Ozerskaya S.M. Population genomics of Pseudogymnoascus pannorum reveals transmission of small genome fragments between lineages // BMC Genomics. 2015. V. 16 (5). 400. doi 10.1186/s12864-015-1570-9.

Trubitsina L.I., Tishchenko S.V., Gabdulkhakov A.G., Lisov A.V., Zakharova M.V., Leontievsky A.A, Structural and functional characterization of two-domain laccase from Streptomyces viridochromogenes // Biochimie. 2015. V. 112. Р. 151-159.

Kamzolova S.V., Vinokurova N.G., Lunina J.N., Zelenkova N.F., Morgunov I.G. Production of technical-grade sodium citrate from glycerol-containing biodiesel waste by Yarrowia lipolytica // Bioresource Technology. 2015. V. 193. Р. 250–255.

Ferrario V., Chernykh A., Fiorindo F., Kolomytseva M., Sinigoi L., Myasoedova N., Fattor D., Ebert C., Golovleva L. and Gardossi L. Disclosing the role of Electron Transfer Pathway in determining laccase stability under denaturing conditions // ChemBioChem. 2015. V. 16. Р. 2365-2372.

Shtratnikova V.Y.,. Schelkunov M.I., Fokina V.V., Pekov Y.A. and. Donova M.V. Genome-wide bioinformatics analysis of steroid metabolism-associated genes in Nocardioides simplex VKM Ac-2033D // Current Genetics. 2015. doi 10.1007/s00294-016-0568-4.

Sorokin D.Y., Chernyh N., Poroshina M.N. Desulfonatronobacter acetoxydans sp. nov.,: a first acetate-oxidizing, extremely salt-tolerant alkaliphilic SRB from a hypersaline soda lake // Extremophiles. 2015. V. 19. Is. 5. P. 899-907.

Kholod N., Sivogrivov D., Latypov O., Mayorov S., Kuznitsyn R., Kajava A.V., Shlyapnikov M., Granovsky I. Single substitution in bacteriophage t4 rnase h alters the ratio between its exo - and endonuclease activities. mutation research // Fundamental and molecular mechanisms of mutagenesis. 2015. V. 781. P. 49–57.

Hamilton R., Kits K.D., Ramonovskaya V.A., Rozova O.N., Yurimoto H., Iguchi H., Khmelenina V.N., Sakai Y., Dunfield P.F., Klotz M.G., Knief C., Op den Camp H.J.M., Jetten M.S.M., Bringel F., Vuilleumier S., Svenning M.M., Shapiro N., Woyke T., Trotsenko Y.А. Draft genomes of gammaproteobacterial methanotrophs isolated from terrestrial ecosystems // Genome announcements. 2015. V. 3. № 3: e00515-15.

Tomashevski A.A , Petrov V.V. Mutations in membrane and extracytosolic domains of the yeast pma1 atpase cause different distribution of polyphosphates // J. Biomol. Struct. Dynamics. 2015. V. 33. № S1. P. 106-107.

Arkhipova O.V., Meer M.V., Mikoulinskaia G.V., Zakharova M.V., Galushko A.S., Akimenko V.K., Kondrashov F.A. Recent origin of the methacrylate redox system in Geobacter sulfurreducens AM-1 through horizontal gene transfer // Plos one. 2015. 10(5): e0125888. doi:10.1371/journal.pone.0125888.

Declerck S. Willems A., van der Heijden M.G., Varese G.C., Turkovskaya O., Evtushenko L., Ivshina I.,; Desmeth P. PERN: art EU-russia initiative for rhizosphere microbial resources //

Trends in Biotechnology. 2015. V. 33. Is. 7. P. 377-380.

Lisov A., Vrublevskaya V., Lisova Z., Leontievsky A. A 2,5-dihydroxybenzoic acid-gelatin conjugate: the synthesis, antiviral activity and mechanism of antiviral action two alphaherpesviruses // Viruses-basel. 2015. V. 7. P. 5343-5360.

Решетилов А.Н., Плеханова Ю.В., Тарасов С.Е., Китова А.Е., Колесов В.В., Утешев В.К., Василов Р.Г. Живая бактерия - микробный биотопливный элемент, функционирующий в организме травяной лягушки Rana temporaria // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2015. Т. 11. № 2. С. 5-10.

Решетилов А.Н., Плеханова Ю.В., Тихоненко С.А., Дубровский А.В. Полиэлектролитные микрокапсулы с уреазой и парамагнитными частицами как основа потенциометрического биосенсора для определения мочевины // Журнал аналитической химии. 2015. Т. 70. № 11. С. 1-3.

Есикова Т.З., Волкова О.В., Таран С.А., Боронин А.М. Ключевая роль dca – генов в катаболизме капролактама у бактерий рода Pseudomonas // Микробиология. 2015. Т. 84. № 5. С. 616-619.

Решетилов А.Н. Биосенсоры и биотопливные элементы: исследования, ориентированные на практическое применение // Прикладная биохимия и микробиология. 2015. Т. 51. № 2. С. 268-274.

Сузина Н.Е., Есикова Т.З., Олейников Р.Р., Гафаров А.Б., Шорохова А.П., Поливцева В.Н., Росс Д.В., Абашина Т.Н., Дуда В.И., Боронин А.М. Сравнительная характеристика свободноживущих ультрамелких бактерий, выделенных из природных биотопов // Прикладная биохимия и микробиология. 2015. Т. 51. № 2. С. 151–160.

Опубликовано 160 статей, в том числе 63 в зарубежных изданиях, 2 монографии, 14 глав в книгах, 1 учебное пособие, получено 2 патента.

Основные результаты, полученные в 2016 г.

52. Биологическое разнообразие

На основе анализа фрагмента ДНК (~1500 п.н.), включающего тандемно расположенные участки (ITS1, ген 5,8S рРНК, ITS2), традиционно используемые в реконструкции филогении грибов в таксономических целях, и, дополнительно, вариабельные регионы D1, D2 и D3 гена большой субъединицы рРНК, надежно установлено филогенетическое положение большой группы экстремотолерантных грибов, в т.ч., изолированных из экосистем Арктики и Антарктики, а также выявлено несколько новых филогенетических кластеров на всех уровнях таксономической иерархии (от рода до порядка) в составе класса Leotiomycetes  O.E. Erikss. & Winka 1997 (д.б.н. С.М. Озерская).

Впервые методами метагеномики (анализ гипервариабильного региона V3/V4 гена 16S rRNA) изучено разнообразие бактерий в образцах многолетнемерзлых пород Сибири возраста 1,8–2 млн. лет. Выявлены представители 21 филума Домена Bacteria, относящиеся к 43 классам, 88 порядкам, 194 семействам и более чем к 437 родам и 716 видам. Полученные данные и результаты изучения образцов методами культуромики свидетельствуют о длительной сохранности широкого спектра таксономического разнообразия в древних многолетнемерзлых отложениях (к.б.н. Е.Б. Кудряшова, к.б.н. Е.В. Арискина).

Проведено секвенирование, сборка и аннотирование полного генома (GenBank No MBFF00000000) штамма ВКМ Ac-2676, выделенного из почвы Туркменистана и отнесенному к новому виду рода Modestobacter. Выявлены гены устойчивости к неблагоприятным условиям пустынных мест обитания, в том числе, гены белков теплового и холодового шока, ферментов биосинтеза трегалозы (играющей ключевую роль в защите клеток от высыхания), а также гены, вовлеченные в механизмы защиты клеток от ультрафиолетового излучения (д.б.н. Л.И. Евтушенко)

55. Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов

Изучены факторы биогенеза внешнемембранных везикул Lysobacter, исследован лечебный потенциал везикул, сконструирован липосомальный препарат на основе фосфолипидов и литической протеазы Л5. Выявлен литический эффект препарата Лизоамидаза в отношении клинических изолятов множественно-устойчивых к антибиотикам бактериям. Установлена перспективность использования везикул в качестве модели для создания антимикробных препаратов нового поколения (к.б.н. Н.В. Васильева)

Обнаружена новая активность полифосфатазы PPN1 Saccharomyces cerevisiae, отщепление фосфата от дезоксиаденозинтрифосфата, которая составляла около 14 % от активности с высокомолекулярными неорганическими полифосфатами и в несколько раз возрастала в клетках-трансформантах, сверхэкспрессирующих PPN1. Вовлечение этого фермента в катаболизм нуклеозидтрифосфатов свидетельствует в пользу гипотезы об участии этого белка в процессах, связанных с регуляцией клеточного цикла и скорости роста дрожжей, в первую очередь, в стрессовых условиях (д.б.н. Т.В. Кулаковская)

У штаммов ВКМ, относящихся к роду Aspergillus секции Usti выявлено 15 вторичных метаболитов, относящихся к различным классам органических веществ, таких как дримановые сесквитерпеноиды, изохинолиновые алкалоиды, антрахиноновые пигменты версиколориновой группы (аверуфин, версиколорин С) и меротерпеноиды (д.б.н. А.Г. Козловский).

Впервые у представителей вида A. calidoustus обнаружена продукция десферритриацетилфузигена. Для всех идентифицированных вторичных метаболитов известна разнообразная биологическая активность. С использованием спектра вторичных метаболитов проведена реидентификация 17 из 22 изученных штаммов (д.б.н. А.Г. Козловский)

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

Получен сополимер 2,5-дигидроксибензойной кислоты и желатина с участием фермента лакказы в качестве катализатора, обладающий высокой антивирусной активностью и низкой токсичностью в отношении клеточных культур. Изучен механизм противовирусной активности сополимера желатина и 2,5-дигидроксибензойной кислоты в отношении вируса болезни Ауэски - сополимер не влияет на сам вирус и проникновение в клетку, но предотвращает его сорбцию на клеточной поверхности (к.б.н. А.В. Лисов)

Установлено, что в результате атаки клеток крови гемолизином II в низких концентрациях гибель может идти как по пути программируемой клеточной смерти (апоптоза), так и некроза, в то время как при высоких концентрациях гемолизина II гибель клеток происходит, в основном, за счет некроза. Чувствительность форменных элементов крови к действию гемолизина II зависит от их происхождения - при воздействии гемолизина II на эритроциты различных млекопитающих обнаружены заметные различия в эффективности гемолиза (к.б.н. А.С. Солонин)

Изучены ферменты катаболизма органофосфатов и лигнинцеллюлозы, определяющие деградацию ортофосфата и лигнина, которые являются основой для разработки технологий биодеструкции устойчивых токсичных поллютантов и биоремедиации загрязненных природных сред. Впервые разработана схема выделения и очистки до электрофоретически гомогенного состояния ферментов нового фосфонатазного пути катаболизма важнейшего гербицида глифосата. (д.б.н. А.А. Леонтьевскйи)

62. Биотехнология

Исследован метаболический профиль стероидов и изучена дифференциальная экспрессия генов фитостеринтрансформирующих непатогенных микобактерий, продуцирующих 9а-гидроксиандростендион. Разработан микробиологический синтез стереоизомеров 7α- и 7β-гидроксилированных производных тестолактона и тестололактона - важных стероидных соединений, перспективных для терапии гормонозависимых форм рака молочной железы и простаты. Результаты важны для понимания особенностей регуляции катаболизма стеринов у микобактерий (д.б.н. Донова М.В.) 

Разработаны методологические основы функционирования биосенсорных и биоэнергетических систем на основе электродов, полученных методами микро- и наноэлектроники. Создан лабораторный стенд для изучения электрохимических характеристик БТЭ. Разработана методика формирования электродов микробных биотопливных элементов (МБТЭ) (на основе клеток Gluconobacter и их фрагментов), изготовленных из наноматериалов. Показана возможность функционирования МБТЭ в организме животного - впервые в мировой практике МБТЭ имплантирован в организм лягушки и зарегистрирована генерация разности потенциалов при окислении глюкозы встроенным МБТЭ (д.х.н., проф. А.Н. Решетилов).

Путем трансформации реципиентного штамма Penicillium verruculosum плазмидами, несущими ген гетерологичной термостабильной ксиланазы, получены новые комплексные целлюлазы и гемицеллюлазы, содержащие β-1,4-ксиланазы (не менее 30 % от общего количества секретируемых ферментов), исследована их гидролитическая способность по отношению к природному сырью (к.б.н. В.А. Немашкалов)

Основные публикации

Shushkova T.V., Vinokurova N.G., Baskunov B.P., Zelenkova N.F., Sviridov A.V., Ermakova I.T., Leontievsky A.A. Glyphosate acetylation as a specific trait of Achromobacter sp. kg 16 physiology // Applied Microbiology and Biotechnology, 2016. V. 100, N 2. p. 847 - 855

Kamzolova S.V., Allayarov R.K., Lunina J.N., Morgunov I.G. The effect of oxalic and itaconic acids on threo-ds-isocitric acid production from rapeseed oil by Yarrowia lipolytica // Bioresource Technology. V. 206. p. 128 - 133.

Shcherbakova V., Yoshimura Y.,Ryzhmanova Y., Taguchi Y., Segawa T., Oshurkova V., Rivkina E. Archaeal communities of arctic methane-containing permafrost // FEMS Microbiology Ecology. 2016. V. 92. N 10.

Kulichevskaya I.S., Ivanova A.A., Suzina N.E., Rijpstra I., et al. Paludisphaera borealis gen. nov., sp. nov., a hydrolytic planctomycete from northern wetlands, and proposal of Isosphaeraceae fam. nov. // Intern. J. Syst. Evol. Microbial. V. 66. N 2. P. 837 - 844.

Danilova O.V., Suzina N.E., Jodie Van de Kamp, Mette M. Svenning, Levente Bodrossy, Dedysh S.N. A new cell morphotype among methane oxidizers: a spiral-shaped oblygately microaerophilic methanotroph from northern low-oxygen environments // ISME Journal. 2016. V. 10. Is. 11. P. 2734 - 2743.

Rodriguez-Garcia A., Fernandez-Alegre E., Morales A., Dovbnya D., Donova M.V. et al. Complete genome sequence of Mycobacterium neoaurum NRRL B-3805, an androstenedione (AD) producer for industrial biotransformation of sterols // Journal of Biotechnology. 2016.  V. 224. P. 64 - 65.

Skoblikow N.E., Zimin A.A. Hypothesis of lithocoding: origin of the genetic code as a "double jigsaw puzzle" of nucleobase-containing molecules and amino acids assembled by sequential filling of apatite mineral cellules // Journal of Molecular Evolution. V. 82. N. 4 - 5. P. 163 - 172.

Reshetilov A. N., Plekhanova Y. V., Dubrovskii A. V., Tikhonenko S.A. Detection of urea using urease and paramagnetic Fe₃O₄ particles incorporated into Polyelectrolyte microcapsules // Process Biochemistry. 2016.  V. 51. N 2. P. 277 - 281.

Gutorov M.A., Emets V.V., Klyuev A.L., Andreev V.N., Reshetilov A.N. Electrochemical analysis of template-free DNA synthesis: Lowering pH and the active component of the impedance spectrum //Protection of metals and physical chemistry of surfaces. 2016. V. 52. N 4. P. 684 - 688.

Kamzolova S.V.; Morgunov I.G. Biosynthesis of pyruvic acid from glucose by blastobotrys adeninivorans // Applied Microbiology and Biotechnology. V. 100, N 17. P. 7689 - 7697.

Dmitriev V.V., Crowley D.E. , Zvonarev A.N. , Rusakova T.G., Negri M.C., Kolesnikova S.A. Modifications of the cell wall of yeasts grown on hexadecane and under starvation conditions // Yeast. 2016. V. 32. Is. 2. P. 55 - 62.

Лукашева Е.В., Аринбасарова А.Ю., Меденцев А.Г. Особенности микробных оксидаз l-аминокислот // Acta naturae (русскоязычная версия). 2016. Т. 2. № спецвыпуск. С. 50.

Булахов А.Г., Гусаков А.В., Чекушина А.В., Сатрутдинов А.Д., Кошелев А.В., Матыс В.Ю., Синицын А.П. Получение гомогенных полисахаридмонооксигеназ из грибных источников и изучение их синергизма с целлюлазами при действии на целлюлозу // Биохимия. 2016. № 5. С. 702 - 711.

Делеган Я.А., Ветрова А.А., Титок М.А., Филонов А.Е. Разработка консорциума термотолерантных бактерий как основы биопрепарата для ремедиации нефтезагрязненных грунтов и вод в жарком климате // Биотехнология, 2016. № 1. С. 53 - 64.

Козловский А.Г., Антипова Т.В., Желифонова В.П.,Баскунов Б.П., Кочкина Г.А., Озерская С.М. Экзометаболиты грибов секции Chrysogena рода Penicillium, выделенных из низкотемпературных экотопов // Микробиология. 2016. Т. 85. № 2. С. 145 - 153  

Делеган Ю.А., Ветрова А.А., Акимов В.Н., Титок М.А., Филонов А.Е., Боронин А.М. Термотолерантные бактерии-нефтедеструкторы, выделенные из грунтовых и водных образцов географически удаленных районов // Прикладная биохимия и микробиология. 2016. Т. 52. В. 4. С. 389 - 396. 

Решетилов А.Н., Китова А.Е., Мачулин А.В., Тарасов С.Е., Гуторов М.А., Алферов С.В., Колесов В.В., Готовцев П.М., Василов Р.Г. Биосенсор на основе клеток Gluconobacter и терморасширенного графита // Сенсорные системы. 2016. Т. 30. № 4. С. 351 - 354.

Опубликовано 92 статьи, в том числе 53 в зарубежных изданиях, 1 книга, 1 учебное пособие, 3 главы в книгах, получено 2 патента.

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.

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:

• Молекулярная генетика, механизмы реализации генетической информации
• 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 тионовые 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.