Достижения

Основные результаты, полученные в ИБФМ РАН в 2023 г.

Основные  результаты, полученные в ИБФМ РАН в 2023 г.

1.6.3. – Биологическое разнообразие и биоресурсы

Всероссийская коллекция микроорганизмов (руководитель д.б.н. Л.И. Евтушенко)

Развитие фонда ВКМ

  • Каталожный фонд ВКМ пополнен 242 штаммами микроорганизмов, принадлежащих к 69 родам и более 120 идентифицированным видам, отсутствующим или слабо представленным в ВКМ и других коллекциях страны. В числе включенных в фонд культур 144 штамма бактерий (в т.ч., 60 штаммов актиномицетов) и 98 штаммов мицелиальных и дрожжевых грибов.
  • Проведена плановая проверка жизнеспособности у более 3000 штаммов фонда ВКМ, сохраняемых различными методами (лиофилизация, криоконсервация в жидком азоте; хранение в стерильной почве и под вазелиновым маслом). Законсервированы и заложены (перезаложены) на хранение штаммы со сниженными показателями жизнеспособности.
  • Выполнены работы по таксономической ревизии и ре-идентификации культур фонда ВКМ в соответствии с современной системой. С использованием методов МАЛДИ масс-спектрометрии, секвенирования фрагментов ДНК и полных геномов идентифицировано (ре-идентифицировано) боле 800 штаммов микроорганизмов различных групп. Подтверждены видовая и родовая аффилиации для большинства культур, обнаружено более сотни потенциально новых видов и несколько новых родов. Подтверждена правомочность выделения советскими (российскими) учеными большого числа новых видов в домолекулярный период микробиологии.

Научные исследования

  • Охарактеризованы и описаны новый род дрожжей Rasporella, ассоциированных с насекомыми, и новый род бактерий Alkalisalibacterium, обнаруженных в донных отложениях содово-соленого озера (Республика Бурятия). Описаны новые анаэробные виды Methanobacterium shpitsbirgense (археи) и Pelosinus baikalensis (бактерии), найденные в многолетнемерзлых отложениях острова Западный Шпицберген и холодных пресноводных озерах. Из арктических криопэгов выделены и частично охарактеризованы анаэробные психроактивные бактерии других родов - Acetobaсterium, Labilibaculum и Trichococcus.
  • Описано семь новых видов актиномицетов рода Kribbella, происходящих из почв различных регионов России; предложено дополненное и исправленное описание рода. Впервые у представителей рода обнаружены спорангиеподобные структуры. Установлено, что клеточные стенки криббелл содержат специфичные для видов комбинации уникальных гликополимеров (разные по структуре тейхуроновые и/или тейхулозоновые кислоты); у всех видов присутствует разветвлённый маннан – хемотаксономический маркер рода.
  • Результаты изучения гликополимеров клеточной стенки актиномицетов в таксономическом аспекте выявили специфичные для рода и видов Rathayibacter (Microbacteriaceae) наборы гликополимеров. Штаммы каждого вида содержат разветвленные рамноманнаны или/и рамнаны (различающиеся по структуре и включающие рамнозу в D-конфигурации); большинство видов имеют дополнительно тейхуроновые кислоты. В отличие от Rathayibacter, для Curtobacterium характерен неразветвленный L-рамнан в сочетании с кислыми полисахаридами, а для Clavibacter – пируватсодержащий галактоманнан и разные галактофурананы.
  • Исследованы физиологические свойства клинически значимых дрожжевых грибов Candida albicans, C. parapsilosis и C. tropicalis - наиболее распространенных оппортунистических видов, ассоциированных с инвазивной кандидозной инфекцией, часто обнаруживаемых в плодоовощной продукции. Результаты исследования дрожжей вышеупомянутых видов, выделенных из плодов овощных и фруктовых растений, показали, что среди них присутствуют штаммы, устойчивые к антимикотикам группы азолов. Больше всего устойчивых штаммов было выявлено среди изолятов вида C. tropicalis, они оказались также наиболее активными продуцентами протеаз и фосфолипаз.
  • Проанализировано современное состояние проблемы биоразложения нитроцеллюлозы, как опасного промышленного отхода, в том числе с использованием сульфатвосстанавливающих бактерий и микромицетов. Наиболее перспективными микроорганизмами с точки зрения эффективности процесса деградации нитроцеллюлозы являются бактерии рода Desulfovibrio, грибы Fusarium solani и Sclerotium rolfsii и их консорциумы. Приводятся сведения о ферментах, участвующих в процессе деградации, возможных механизмах реакций, а также о влиянии на процесс добавления в реакционную смесь доноров и акцепторов электронов.

Лаборатория радиоактивных изотопов (руководитель к.б.н. И.И. Мустахимов

  • Экспериментально установлена метаболическая гибкость метанотрофов класса Gammaproteobacteria, расширяющая  биотехнологический потенциал как продуцентов полиуглеродных соединений из метана благодаря способности штамма к быстрому и продуктивному росту на природном газе. У Methylomonas rapida MP1T обнаружены гены синтеза каротиноидов, свидетельствующие о перспективности метанотрофа в качестве продуцента обогащенного каротиноидами кормового белк,. Получен тройной мутантный штамм Methylotuvimicrobium alcaliphilum 20Z-3E (ΔfumIΔfumCΔmae) по генам, кодирующим яблочный фермент и два ортолога фумаразы, способный при росте на метане накапливать 2,6 ммоль фумарата ∙ г-1 сухих клеток.)

Лаборатория биологии плазмид (руководитель чл.-корр. А.М. Боронин)

Выделены и охарактеризованы новые ризосферные бактерии, устойчивые к тяжелым металлам (цинку, кадмию, свинцу) и способные к супрессии фитопатогенных грибов и бактерий. В геноме штамма-нефтедеструктора R. qingshengii F2-2 на плазмиде pLP156 обнаружены кластер генов биосинтеза феназинов (антибиотиков), гены биосинтеза растительных гормонов: ауксинов и гиббереллинов, способствующих фитостимуляции. Показано, что этот штамм колонизирует листья и корни рапса и горчицы, стимулирует рост растений, обладает антагонистической активностью в отношении фитопатогенных микромицетов: Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum и Gaeumannomyces graminis var tritici. Обнаруженные фитостимулирующие свойства штамма F2-2 свидетельствуют о его перспективности для использования в биотехнологиях защиты сельскохозяйственных растений и повышения их урожайности

  •  

1.6.8. Биохимия, биофизика и структурная биология

Лаборатория регуляции биохимических процессов (руководитель д.б.н. Кулаковская Т.В.)

ВНТК  трехмерных структур микроорганизмов (руководитель к.б.н.. Дмитриев В.В.)

  • Процесс взаимодействия  клеток дрожжей рода Candida с малорастворимыми гидрофобными субстратами, является эффективной экспериментальной моделью для понимания механизмов формирования биопленок и инвазии в клетки хозяина при патогенезе.  Впервые установлено, что у типовых штаммов C. albicans, С. tropicalis и C. maltosa при росте на гексадекане образуются специфические включения неорганических полифосфатов в клеточной стенке, а также экзовезикулы, содержащие эти биополимеры. Обработка специфической полифосфатазой Ррх1 приводит к исчезновению полифосфатов в везикулах и клеточной стенке, что фиксируется как с помощью флуоресцентной так и электронно-сканирующей микроскопии, а также  к высвобождению фосфата в инкубационную среду. Предположено, что полифосфаты как полианионы являются матрицей для иммобилизации окислительных ферментов как в клеточной стенке, так и в составе везикул.

Микрофотография клеток C. tropicalis,  выращенных на среде с гексадеканом, шкала – 5 мкм. Окраска ДАПИ при высокой концентрации (50 мкМ) приводит к оранжевой флуоресценции структур, содержащих неорганические полифосфаты (верхний рисунок, видны включения в клеточной стенке и агломераты  внеклеточных везикул),  при обработке препаратов биомассы полифосфатазой Ррх1 внеклеточные полифосфаты подвергаются гидролизу и оранжевая флуоресценция исчезает.

Лаборатория энзиматической деградации органических соединений  (руководитель к.б.н. М.П. Коломыцева)

Впервые обнаружен новый внутримолекулярный канал у алкалофильных грибных лакказ, ведущий извне вглубь молекулы к одному из каталитических остатков аспартата при Т2-атоме меди Т2/Т3-активного центра. Показано, что во всех алкалофильных грибных лакказах, в отличие от типичных кислых грибных лакказ, аминокислотные остатки, выстилающие этот канал, положительно заряжены как в кислой, так и в нейтральной среде, что указывает на скопление протонов вблизи каталитического центра, которое может служить дополнительным донором протонов, необходимых для функционирования лакказы в ходе каталитического процесса в нейтрально-щелочных условиях среды.

1.6.6  Функциональная микробиология

Лаборатория биохимии клеточной поверхности микроорганизмов (руководитель к.б.н. Н.В. Леонтьевская)

  • Обнаружен, выделен и частично охарактеризован новый бактериолитический фермент - N-ацетилмурамоил-L-амидаза. Фермент лизирует живые клетки Micrococcus luteus, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Bacillus thuringiensis и Bacillus megaterium. На основе этого фермента разработан образец липосомального антимикробного препарата. Установлено, что в составе липосом литическое действие N-ацетилмурамоил-L-амидазы увеличивается. Дальнейшая разработка липосомальной формы актуальна для создания антимикробного препарата на основе бактериолитического фермента для внутреннего применения для лечения инфекцией, вызванных в т.ч. антибиотико-устойчивыми формами патогенов.

1.6.9. Молекулярная биология, молекулярная генетика и геномные исследования

Лаборатория энзимологии генетических процессов (руководитель к.б.н. И.Э. Грановский)

  • Исследована новая линия клеток SSs, поддерживающая размножения широкого спектра вирусов, в частности вируса африканской чумы свиней (АЧС). Данная линия не требует адаптации полевых изолятов вируса АЧС, в том числе вирулентных, и обеспечивает их репродукцию на высоком уровне - >107,0 TCID50/ ml, а также способствует проявлению феномена гемадсорбции и цитопатического эффекта. Проведён анализ транскриптов ряда маркерных генов и определён уровень экспрессии мРНК CD163 и Siglec1 – белков поверхности макрофагов, предположительно являющихся рецепторами вируса АЧС. В результате была впервые показана способность вируса АЧС реплицироваться в стволовых клетках свиньи in vitro. В перспективе иммортализация клеток SSs позволит получить новую линию клеток свиньи, поддерживающих размножение вируса АЧС.

Лаборатория биологии вирусов бактерий (руководитель к.б.н. А.М. Шадрин)

  • Протестирована возможность использования фагов для консервирования коровьего молока с помощью бактериофага. Для оценки эффективности фага Kirov для предотвращения контаминации пищевых продуктов проведены испытания на коровьем молоке, контаминированном штаммом АТСС 4342. Через 4 ч титр АТСС 4342 в образце с фагом снизился ниже порога обнаружения 102 КОЕ/мл, тогда как в контрольном образце титр бактерий возрастал до 108 КОЕ/мл. В образцах, содержащих как фаг, так и клетки, титр фага увеличивался до 108 БОЕ/мл.

  • 1.6.12. Биотехнология и синтетическая биология

Лаборатория биосенсоров (руководитель д.х.н. А.Н. Решетилов)

  • Исследован микробиологический способ восстановления оксида графена – уникального наноматериала с широким спектром применения (медицина, электроника, биосенсорика и пр.). Промышленное получение графена основано на химическом и термическом восстановлении оксида графена, обладающем существенными недостатками (использование токсичных химикатов, специальных энергоемких реакторов и пр.). В лаборатории разработан простой, эффективный и экологически чистый метод синтеза оксида графена с помощью уксуснокислых бактерий Gluconobacter oxydans, основанный на их способности катализировать гидроксилирование и окисление ароматических углеводородов за счет наличия гем-содержащих белков. Полученный материал использован при создании микробных биосенсоров и биотопливных элементов с высокой чувствительностью и эффективностью.

Возможный механизм микробного восстановления оксида графена и вид сигналов биосенсоров на его основе.

Лаборатория микробиологической трансформации органических соединений (руководитель д.б.н. М.В. Донова)

  • Впервые реализована гетерологическая экспрессия гена уникального мутантного цитохрома CYP102A1-LG23 в клетках M. smegmatis BD для осуществления синтеза 9a-гидроксиандрост-4-ен-3,17-диона (7β-OH-AД) из андрост-4-ен-3,17-диона (АД). Ферментативная активность рекомбинантных миколицибактерий была увеличена за счет повышения количества активной формы фермента и конструирования системы регенерации кофакторов, ставших ключевыми факторами, ограничивающими превращение АД в 7β-ОН-АД в M. smegmatis. Максимальный выход целевого продукта достигнут в культуре клеток M. smegmatis BD (pVP2), коэкспрессирующих гены cyp102A1-LG23 и gdh. Полученные результаты вносят вклад в понимание каталитических особенностей рекомбинантных цитохромов P450 и могут служить отправной точкой для разработки биотехнологий производства ценных 7β-гидроксистероидов.

Важнейшие достижения, полученное в 2022 году.

 

Разработан новый межгосударственный стандарт «ГОСТ 9.050–2021. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов». 

ГОСТ разработан  по результатам многолетних исследований  устойчивости к воздействию плесневых грибов более 660 образцов промышленных материалов и изделий, проводимых во Всероссийской коллекции микроорганизмов (ВКМ ИБФМ РАН). Установлен набор штаммов, наиболее активно деградирующих лакокрасочные покрытия, проведен анализ их фенотипических и генотипических характеристик, определен таксономический статус и показатели активности. В ГОСТ вошли конкретные номера штаммов, содержащиеся и хранящиеся в ВКМ.  ГОСТ разработан совместно с ФГУП Российский институт стандартизации и вступил в действие 01.06.2022 г.

– руководитель работы - в.н.с. д.б.н. Озерская С.М., исполнители к.б.н. Иванушкина Н.Е. (499 783-29-58), к.б.н. Кочкина Г.А. (499-783-29-52), ivanushkina58@mail.ru

Публикация: Приказ № 1221-ст от 21 октября 2021 г. Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) - ГОСТ 9.050-2021 (https://docs.cntd.ru/document/1200181232).

.

Основные  результаты, полученные в ИБФМ РАН в 2022 г.

1.6.3. – Биологическое разнообразие и биоресурсы  

Сеть российских микробных коллекций на базе ВКМ.

  • Впервые создана распределенная информационная сеть российских микробных коллекций, с консолидированной каталожной базой данных и интерактивным электронным каталогом на ее основе (http://www.vkm.ru/Cosolidated.htm). База данных содержит более 21000 штаммов микроорганизмов различных групп (бактерии, актиномицеты, археи, мицелиальные и дрожжевые грибы). Сводный каталог с он-лайн доступом к нему из «единодного окна» включает более 9600 штаммов, относящихся к 5600 видам и подвидам. Поиск штаммов в каталоге осуществляется по коллекционным номерам и таксономическим названиям; результат поиска выводится с указанием акронима коллекции, в которой он поддерживается. Созданная сеть (с предусмотренной возможностью присоединения к ней других российских микробных коллекций) отвечает мировым тенденциям коллекционной деятельности, способствует повышению эффективности исследований, связанных с изучением и практическим использованием микробного разнообразия (отдел ВКМ, рук. д.б.н. Евтушенко Л.И.)

  • 1.6.3.  Биологическое разнообразие и биоресурсы
  • Филум Actinobacteria включает важные для человека бактерии, в их числе патогены и продуценты вторичных метаболитов, представляющих практический интерес. В настоящее время лишь 30–50% прогнозируемого филогенетического разнообразия актинобактерий представлено отсеквенированными геномами. В настоящей работе проанализировано 824 генома изолятов актинобактерий из 6700 имеющихся геномов организмов всего филума. На основе анализа функций генов выявлены новые детерминанты взаимодействия хозяин-микроб и детерминанты адаптации к окружающей среде, в их числе потенциальные антимикробные пептиды. Анализ более 80000 кластеров биосинтетических генов показал, что горизонтальный перенос генов во многом определяет специфичность спектров вторичных метаболитов в разных таксонах филума.  (ВКМ, рук. д.б.н. Евтушенко Л.И)
  • На основании методов полифазной таксономии и филогеномного анализа описан новый вид Ancylobacter moscoviensis sp. nov. штамм 3С (ВКМ В-3218 = KCTC 62336), проведена таксономическая ревизия семейства Hyphomicrobiaceae и реклассификация представителей родов Starkeya, Angulomicrobium и Methylorhabdus. Предложены новые подходы для идентификации бактерий рода Ancylobacter с использованием современных методов. Охарактеризованы новые биотехнологически перспективные штаммы аэробных метилотрофных бактерий и секвенированы их геномы – Ancylobacter crimeensis 6x-1 (JALKCH000000000) и Aurantimonas soli MH4 (JAJAVB000000000) и термотолерантного метанотрофа Methylococcus capsulatus MIR (CP097161.1). Впервые анализ функциональных генов НАД+–зависимой формиатдегидрогеназы (НАД+–ФДГ) рекомендован в качестве дополнительного критерия для межвидовой дифференциации метилотрофных бактерий рода Ancylobacter. Выявлена высокая консервативность белка НАД+–ФДГ у представителей родов Ancylobacter, Starkeya и Angulomicrobium (лаб. радиоактивных изотопов, рук. к.б.н. Мустахимов И.И.).
  • С поверхности личинки тритона выделена грамположительная бактерия Microbacterium paraoxydans, шт. Ltr1, которая по цитолого-генетическим характеристикам может быть отнесена к ультрамикробактериям (УМБ) (Duda et al. Ultramicrobacteria. Encyclopedia of Life Sciences 2020). Для бактерий, принадлежащих к виду M. paraoxydans впервые обнаружена антимикробная активность в отношении ряда грамположительных и грамотрицательных бактерий, в том числе бактериальных фитопатогенов. Впервые при помощи комплекса цитологических и микробиологических подходов для бактерий рода Microbacterium показана способность и индуцибельный характер секреции везикул, содержащих антимикробный агент. Антимикробный агент (АА) инкапсулирован в везикулы цитоплазматической  мембраны (ЦМ), диаметром 75 - 100 нм (Рис. а-в). Предложен надмолекулярный механизм формирования везикул ЦМ (Схема I-IV) и инвазии антимикробного агента в клетки бактерии-жертвы на примере грамположительной бактерии Deinococcus radiodurans и грамотрицательной фитопатогенной бактерии Erwinia herbicola. Показано, что механизм антимикробного воздействия происходит по типу “Wolf park” (“волчья стая”)

(Рис. а)

Рис (а-в). Трансмиссионная электронная микроскопия. Стратегия “Wolf park” (“волчья стая”) (Рис. а), реализуемая новым изолятом грамположительной хищной бактерии Microbacterium paraoxydans, шт. Ltr1 при участии везикул (В) цитоплазматической мембраны (ЦМ) (Рис. б, в). Везикулы ЦМ формируются в нескольких хаотично расположенных по поверхности мембраны сайтах (Рис. б) и высвобождаются в межклеточное пространство (Рис.в).

Схема формирования везикулы ЦМ с инкапсулированным антимикробным агентом (I-IV). Антимикробный агент (АА), локализованный вблизи ЦМ на периферии цитоплазмы клетки (Ц) (I) постепенно замыкается внутри инвагинации ЦМ по мере её разрастания внутрь цитоплазмы (II). Инвагинация ЦМ полностью окружает АА, после чего происходит слияние мембран в точке контакта с другим участком ЦМ (ССМ – сайт слияния мембран) (III) и процесс формирования везикулы ЦМ с инкапсулированным в ней АА завершается. Выход везикулы в межклеточное пространство происходит в результате пассивной диффузии (лаб. цитологии микроорганизмов, рук. к.б.н. Сузина Н.Е.).

1.6.8. Биохимия, биофизика и структурная биология

  • Дрожжи обладают слаженной системой реагирования на различные стрессы. К числу многочисленных белков, участвующих в адаптивных процессах у S. cerevisiae, относятся мембранный белок Mnc1, кодируемый геном YBR056W-A, и его неаннотированный ортолог, кодируемый геном YDR034W-B. Эти белки входят в семейство CYSTM и содержат богатый цистеином трансмембранный модуль. С помощью штаммов, содержащие GFP-слитые гены, кодирующие Mnc1 и YDR034W-B, показано, что в контрольных условиях эти белки не экспрессируются. Их экспрессия вызывается стрессами, при которых нарушается трансмембранный градиент протонов цитоплазматической мембраны. Делеционные мутанты по этим генам имеют сниженную устойчивость к стрессу, вызванному ионами марганца.  Таким образом, установлена функция CYSTM белков дрожжей – они участвуют в адаптации к стрессу, вызванному токсической концентрацией ионов марганца, причем YDR034W-B, по-видимому, связывает эти ионы на уровне цитоплазматической мембраны, а YBR056W-A – на уровне внутриклеточных мембран (Лаб. регуляции биохимических процессов, д.б.н. Кулаковская Т.В.)

  • Микрофотографии клеток штаммов YBR056W-A-GFP и YDR034W-B-GFP, флуоресцентная микроскопия: C – контрольное культивирование,  Mn - культивирование в присутствии 2 мМ Mn2+, 1- цитоплазматическая мембрана, 2- внутриклеточные мембраны

Разработаны уникальные метод культивирования дрожжевой культуры C. maltosa на гидрофобном источнике углерода и метод отделения экзацеллюлярного вещества секреторных путей – каналов. При использовании жидкой среды Yeast nitrogen base и 1% дрожжевого экстракта в качестве дополнительного источника азота в условиях низкой аэрации на качалке-шейкер (“Sunflower” типа) клетки образовывали микросферы, которые свободно перемещались по всему пространству колбы в водной среде до гидрофобной фазы. При делении почки не отходили от материнских клеток и не переходили в планктонную форму, что позволило сфероидам с иммобилизованными окислительными ферментами в экзоцеллюлярном веществе оставаться более эффективными, чем одиночным клеткам. Конфокальная микроскопия с бензапиреном показала наличие гидрофобных участков, распределенных дискретно по клеточной стенке, и

захваченные капли гексадекана. Перенос этих клеток на среду без источника углерода приводил к распаду сферической колонии на одиночные клетки и выброс вещества каналов во внешнюю среду. Обнаружен неизвестный ранее для рода Candida тип роста в водной среде с гидрофобным источником углерода и метод отделения экзацеллюлярного вещества, что может иметь практическое значение для биотехнологии или при изучении кандидозов.

Рис. 1. А - сферические колонии в колбе, Б – сферические колонии на разделе фаз, В – флуоресцентная микроскопия с бензапиреном, мультифокусное сложение 100 оптических срезов, синий сигнал – гексадекановые капли и гидрофобные соединения.

Рис. 2. Сканирующая электронная микроскопия сферических колоний.

Рис. 3. Компьютерная модель этапов выброса вещества каналов во внешнюю среду. К – канал, ОФ – окислительные ферменты, БВ – белковая везикула (ВНТК  трехмерных структур микроорганизмов, рук. к.б.н. Дмитриев В.В.).

  • Комбинированные молекулярные и биохимические исследования, гомологическое моделирование, расчет электростатического потенциала на поверхности Коннолли при рН 5,0 и рН 7,0, структурный анализ новой алкалофильной лакказы Myrothecium roridum VKM F-3565 и алкалофильных/ацидофильных лакказ грибов с известной структурой позволили впервые в мире обнаружить новый внутримолекулярный канал у алкалофильных грибных лакказ, расположенный вблизи одного из каталитических остатков аспартата при атоме Т2-меди. Аминокислотные остатки, формирующие этот канал, предположительно служат донорами протонов для каталитических остатков аспартата Т2/Т3 центра, обеспечивая их правильное функционирование в ходе каталитического процесса в нейтрально-щелочных условиях среды. Впервые показано образование новых тримерных продуктов конденсации фенилпропаноидов с помощью алкалофильной грибной лакказы в нейтральной среде, которые могут иметь потенциал для использования в фармакологии (Лаб. энзиматической деградации органических соединений, рук. к.б.н. Коломыцева М. П.).

  • Проведено полногеномное секвенирование хромосомной ДНК перспективного штамма-продуцента антимикробных агентов Lysobacter capsici VKM B 2533Т. Полученная геномная сборка депонирована в GenBank под номером JACXXL000000000. Проведено транскриптомное исследование этого штамма на средах, способствующих продукции антимикробных агентов. В результате, помимо генов известных и охарактеризованных бактериолитических ферментов, выявлены гены неизвестных ферментов с потенциальной бактериолитической активностью. Для этих генов будут разрабатываться экспрессионные системы с целью получения целевых белков и их дальнейшей характеризации. Получена гомологичная система экспрессии в клетках L. gummosus для β – литической протеазы под контролем Т5промотора на основе экспрессионного вектора pBBR1–MCS5blp–PT5. Выявлено, что бактериолитическая активность L. gummosus blp PT5 превышает показатель L. gummosus дикого типа в 45 раз (Лаб. биохимии клеточной поверхности микроорганизмов, рук. к.б.н. Леонтьевская Н.В.)

1.6.3. Вирусология

  • Выявлен ряд бактериофагов, заражающих Bacillus pumilus и Pseudomonas syringae, вирионы которых обладают широким диапазоном рН- и термостабильности. Были определены последовательности геномов этих бактериофагов. Охарактеризованные бактериофаги являются перспективной платформой для конструирования на основе их вирионов искусственно модифицированных вирусов. Результаты опубликованы в научных рецензируемых журналах первого и второго квартиля (Лаб. биологии вирусов бактерий, рук. к.б.н. Шадрин А.М.)

1.6.12. Биотехнология и синтетическая биология

  • Установлено, что дрожжи вида Yarrowia lipolytica растут на отходе спиртовых заводов - эфироальдегидной фракции (ЭАФ) и синтезируют кетоглютаровую кислоту (КГК) в условиях дефицита тиамина. В качестве продуцента КГК из ЭАФ селекционирован штамм Yarrowia lipolytica ВКМ Y-2412, для которого подобраны оптимальные концентрации тиамина, микроэлементов и ЭАФ, обеспечивающие синтез 50 г/л КГК с минимальным содержанием побочных продуктов. Селекционированы природные и мутантные штаммы дрожжей Y. lipolytica, которые растут и синтезируют лимонную кислоту (ЛК) и/или цитрат натрия не только на чистой глюкозе, но также на глюкозном и глюкозно-фруктозном сиропах, полученных из вторичных продуктов глубокой переработки зерна пшеницы и кукурузы; определены кинетические и балансные соотношения в процессе биосинтеза ЛК на этих субстратах при различных концентрациях сульфата аммония (Лаб. аэробного метаболизма микроорганизмов, рук. д.б.н. И.Г. Моргунов).
  • Разработаны научно-практические основы биотехнологии для производства стероидных 17β-спиртов из растительных стеринов. Выявлены и оптимизированы условия, способствующие 17β-восстановлению С17-кетоандростанов (андростендиона, андростадиена), образующихся в качестве интермедиатов окисления фитостеринов миколицибактериями. Метод позволяет получать ценные 17-восстановленные андростаны из фитостерина без выделения и очистки 17-кетоандростанов. Достигнуты выходные показатели, превышающие известные мировые аналоги (лаб. микробиологической трансформации органических соединений, рук. д.б.н. Донова М.В.)
  • Проведено исследование генома Rhodococcus opacus S8 и изучение особенностей поведения этого штамма, выращенного в присутствии гексадекана. При культивировании штамма R. opacus S8 на гексадекане было обнаружено значительное (p-value < 0,01) увеличение количества мРНК гена alkB. Анализ генома показал наличие генов, отвечающих за деградацию алканов и синтез биосурфактантов. Обнаружено, что штамм образует два гликолипидных продукта, Rf 0,55 и Rf 0,65, тогда как до сих пор большинство известных биосурфактантов родококков, описанных в литературе, являлись гликолипидами с образованием нескольких гомологичных продуктов (Лаб. физиологии микроорганизмов, рук. д.б.н. проф. Вайнштейн М.Б., исп. с.н.с. к.б.н. Делеган Я.А.).

Основные результаты, полученные в ИБФМ РАН в 2021 г.

Основные  результаты, полученные в ИБФМ РАН в 2021 г.

Биологическое разнообразие

  • На основании результатов филогенетического анализа и сравнительного изучения физиолого-биохимических характеристик подготовлены и опубликованы описания 4-х новых видов дрожжевых грибов  из  фонда  Всероссийской коллекции микроорганизмов (ВКМ): Zygotorulaspora dagestanica (типовой штамм VKM Y-3060, выделен из почвы, Дагестан), Papiliotrema horticola (типовой штамм VKM Y-3061, выделен из мякоти  яблок, Владимирская обл.), Teunia lichenophila (типовой штамм VKM Y-3062, выделен из лишайника Cladonia rangiferina, Тюменская обл.) и Metschnikowia taurica (типовой штамм VKM Y-3063, выделен из плодов Ziziphus jujuba, Крым) (Всероссийская коллекция микроорганизмов, д.б.н. Евтушенко Л.И.).  
  • Выполнены исследования в рамках эксперимента «Тест» по изучению выживаемости микроорганизмов в условиях космоса при их длительной экспозиции на внешней поверхности Международной космической станции (МКС). Для исследований отобран штамм архей Methanosarcina mazei VKM B-1636T, показавший максимальную устойчивость к УФ-облучению и вакуумированию как факторам негативного воздействия условий космического пространства. Эксперимент в космосе показал, что жизнеспособная популяция клеток M. mazei сохранялась на внешней поверхности МКС в течение 24 мес. Полученные результаты свидетельствуют о наличии у M. mazei механизмов защиты от воздействия факторов космического пространства, в том числе вакуума, УФ-облучения, перепадов температур. С протекторными механизмами связана, вероятно, и способность  M. mazei образовывать уникальные цистоподобные покоящиеся формы клеток (Всероссийская коллекция микроорганизмов, д.б.н. Щербакова В.А.)
  • Описан новый вид микромицетов – Neodevriesia kalakoutskii (семейство Neodevriesiaceae, класс Dothideomycetes), обнаруженный в многолетнемерзлых отложениях на южном берегу Ис-фьорда, вблизи Баренцбурга, Западный Шпицберген. Известные виды грибов рода Neodevriesia обычно связаны со скальными породами, водорослями и морскими животными наземных и морских литоральных экосистем. Особенностью нового вида, помимо уникального источника выделения, является способность к росту при температурах от 5 до 20 °C (большинство известных видов  Neodevriesia являются мезофилами с оптимумом роста  25 °C). Доказательство принадлежности изученного штамма VKM F-4872 к новому виду основывается на результатах филогенетического анализа  и сравнительного изучения фенотипических признаков (Всероссийская коллекция микроорганизмов, д.б.н. Озерская С.М.). 
  • Обобщены морфологические, физиолого-биохимические, хемотаксономические характеристики, проанализировано филогенетическое положение и метаболизм штаммов – представителей родов Methylovorus и Methylobacillus. Секвенированы геномы ряда биотехнологически перспективных аэробных метилотрофных бактерий, исследованы их метаболические особенности окисления и ассимиляции С1-соединений на уровне генов и ферментов. На основе анализа геномов представителей семейства Hyphomicrobiaceae предложено описание нового вида Methyloligella maris sp. nov. и нового семейства Methyloligellaceae fam. nov. Проведен сравнительный анализ всех полных геномов метанотрофных бактерий рода Methylococcus, выявлена высокая синтения их геномов и высокое сходство по генам метанотрофного метаболизма, обнаружены изоляты с генетическими и фенотипическими характеристиками, определяющими адаптацию к условиям природной экониши и высокий биотехнологический потенциал. Разработан экспериментальный подход к изменению коферментной специфичности акрилил-КоА редуктазы, катализирующей НАД(Ф)Н-зависимое восстановление акрилил-КоА до пропионил-КоА, с целью получения рекомбинантных ферментов, применяемых для конструирования искусственных метаболических путей различного назначения (лаб. радиоактивных изотопов, к.б.н.  Мустахимов И.И.).

Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов

  • β-Литическая протеаза Lysobacter capsici VKM B-2533Т является перспективным антимикробным ферментом, гидролизующим живые клетки Staphylococcus aureus, в т.ч. клинические изоляты MRSA. Установлена оптимальная среда культивирования для гомологичной системы экспрессии L. capsici blp PT5, при росте на которой повышается выход этого фермента. Успешно проведено масштабирование процесса культивирования экспресинного штамма в ферментерах с рабочим объемом 5 л. В результате увеличен выход β-литической протеазы более чем в 1,6 раза по сравнению с лабораторными условиями. Результаты позволяют считать новую гомологичную систему экспрессии перспективной для решения биотехнологических задач (лаб. биохимии клеточной поверхности микроорганизмов, к.б.н. Леонтьевская Н.В.).
  • Проведен детальный сравнительный анализ содержания неорганических полифосфатов, полифосфатазных активностей и устойчивости к марганцевому, окислительному и щелочному стрессам родительского штамма дрожжей и штаммов–сверхпродуцентов четырех полифосфатаз, различающихся по физико-химическим свойствам, локализации в клетке и относящихся к разным белковым семействам. Показано, что штаммы, оверэкспрессирующие полифосфатазы Ppn1   и Ddp1, характеризуются повышенной устойчивостью к марганцевому и окислительному стрессам, несмотря на то, что содержание полифосфатов у первого штамма снижено, а у второго не изменилось. Штамм, оверэкспрессирующий полифосфатазу Ppx1 со сниженным уровнем полифосфатов, напротив, был более чувствителен к указанным стрессам. Предположено, что эти эффекты связаны с различной способностью полифосфатаз к гидродизу органических сигнальных фосфорных соединений, таких, как цАМФ и инозитолпирофосфаты (лаб. регуляции биохимических процессов, д.б.н. Кулаковская Т.В.).
  • Получена рекомбинантная двухдоменная лакказа бактерии Streptomyces carpinensis с температурным оптимумом 85 °С и стабильностью при щелочных значениях рН. Фермент окислял типовой органический нефенольный субстрат лакказ АБТС при рН 3,0-5,0, фенольный субстрат 2.6-ДМФ -  при рН 5.5-9.0. Окислительно-восстановительный потенциал лакказы составил 0,472±0,007 V. Таким образом, полученная лакказа – первая двухдоменная лакказа, обладающая средним окислительно-восстановительным потенциалом. Трансформация гуминовых кислот двухдоменной лакказой происходит путем их полимеризации при щелочных значениях рН, что характерно для изученных ранее двухдоменных лакказ из других стрептомицетов (лаб. микробной энзимологии, д.б.н. Леонтьевский А.А.).

Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов, протеомика, биокатализ

  • Получены результаты полных молекулярных, структурных и функциональных исследований первой гентизат-1,2-диоксигеназы (rho-GDO) из актинобактерии Rhodococcus opacus 1CP), которая осуществляет расщепление ароматического кольца гентизата – интермедиата разложения широкого спектра токсичных ароматических и полиароматических ксенобиотиков. Впервые получена полная нуклеотидная последовательность гена, кодирующего rho-GDO, осуществлен филогенетический анализ аминокислотной последовательности rho-GDO. Структурный анализ показал идентичность аминокислот, формирующих полость активного центра rho-GDO и салицилат-1,2-диоксигеназы из Pseudaminobacter salicylatoxidans (RCSB PDB: 2PHD), имеющей отличную субстратную специфичность. Описанный феномен «мимикрии» активных центров предполагает более сложную природу механизма, лежащего в основе субстратной специфичности ферментов этого класса, и делает rho-GDO удобной моделью для нового направления последующих исследований в области взаимосвязи структуры и функции ферментов (лаб. энзиматической деградации органических соединений, к.б.н. Коломыцева М.П.)

Молекулярная генетика, механизмы реализации генетической информации, биоинженерия

  • Проанализированы 474 последовательности кольцевых молекул бактерий группы Bacillus cereus депонированных в GenBank с размером 15–500 тысяч пар оснований. В результате обнаружено 28 (5.9  %) новых плазмидных профагов, среди которых 23 генома, являющихся представителями 23 новых родов бактериофагов. Данные  исследования могут служить основой не только для выявления биоразнообразия бактериофагов, но и являться источником материала для конструирования новых вирусов бактерий, в том числе с помощью методов синтетической биологии (лаб. биологии вирусов бактерий, к.б.н. Шадрин А.М.)
  • Продолжена работа по поиску потенциальных противоопухолевых агентов, продуцируемых микроорганизмами, и разработке средств их доставки в клетки человека посредством лигнин-подобных полимерных наночастиц. Исследована биологическая активность фумихиназолинов F и G - вторичных метаболитов гриба Penicillium thymicola ВКМ F-869 - на культивируемые клетки рака молочной железы. Показано, что эти метаболиты подавляют способность опухолевых клеток к миграции, изменяя уровень белков, принадлежащих к Wnt-b catenin сигнальному пути. Посредством ЯМР определена структура лигнин-подобных полимеров феруловой и гентизиновой кислот, используемых для формирования наночастиц для переноса фармакологических соединений в клетки человека. Показано, что в составе наночастиц полимеры феруловой кислоты имеют линейную форму, а полимеры гентизиновой кислоты - разветвлённую форму. Наночастицы, сформированные этими полимерами, не обладают цитотоксичностью для культивируемых клеток человека, что позволяет их применение в качестве носителей для загрузки лекарственными препаратами (лаб. энзимологии генетических процессов, отв. исп. к.б.н. Земскова М.Ю.).

Биотехнология

  • Успешно выполнено секвенирование полного генома и транскриптома штамма Gordonia alkanivorans 135. У актинобактерии впервые обнаружены гены, вовлечённые в катаболизм дибензотиофена (ДБТ), которые не относятся к распространённому у этой группы бактерий 4S-пути десульфуризации дибензотиофена. Все ранее имеющиеся в литературе данные о ДБТ-катаболизирующих актинобактериях касались единственного известного у них пути деструкции ДБТ, который контролируется генным кластером dsz. В данной работе выявлено и достоверно подтверждено, что штамм G. alkanivorans 135 использует при утилизации ДБТ другие гены и другой метаболический путь. Штамм утилизировал 45.26 % ДБТ за 150 ч. культивирования при 26 °С. Это первое сообщение о штамме Gordonia, который утилизирует ДБТ, не имея генов dsz (лаб. физиологии микроорганизмов, д.б.н. Вайнштейн М.Б.).
  • Установлена способность термофильного штамма актинобактерий Saccharopolyspora hirsuta ВКМ Ac-666T к структурной модификации и окислительной деградации холестерина с образованием 26-гидроксихолестерина и 3-гидрокси-5-ен-26-оевой кислоты. Структуры подтверждены различными инструментальными методами анализа, включая H1- и C13-ЯМР спектроскопию. Установлено, что гидроксилирование алифатической боковой цепи при С-26 и модификация кольца А стероидного ядра, предположительно катализируемые цитохром-P450 монооксигеназой CYP125 и холестеролоксидазой, соответственно, происходят одновременно и предшествуют каскаду реакций деградации боковой цепи и деструкции стероидного ядра по 9(10)-секо-пути. Кандидатные гены, относящиеся к окислению стеринов и холатов, образуют в геноме S. hirsuta 3 кластера. Наборы генов включают ортологи генов стероидного катаболизма у Mycobacterium tuberculosis H37Rv, Rhodococcus jostii RHA1 и других стеринтрансформирующих актинобактерий. Осуществлен биоинформатический анализ 52 геномов термофильных бактерий и выявлено семь кандидатных штаммов, обладающих ключевыми генами, относящимися к 9(10)-секопути деградации стероидов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что способность к окислительной деградации стероидов, выявленная для 5 из 6 термофильных актинобактерий рода Saccharopolyspora, не характерна для большинства других термофильных бактерий (лаб. микробиологической трансформации органических соединений, д.б.н. Донова М.В.).
  • По результатам скрининга и характеристики перспективных нефтеокисляющих штаммов созданы опытные образцы новых биопрепаратов для очистки почв от нефтяных загрязнений на основе ассоциаций термотолерантных микроорганизмов-нефтедеструкторов. Разработана технология их хранения и применения, определена эффективность деградации нефти микробными ассоциациями в различных модельных системах, отслежены изменения уровня нефтезагрязнения в почве в процессе биоремедиации. Как итог разработана стратегия очистки территорий, загрязненных  нефтью с использованием агротехнических мероприятий и новых биопрепаратов для полигона ТОО «К-Курылыс, Республика Казахстан и проведены полевые испытания. Численность микроорганизмов-нефтедеструкторов на нефтезагрязненном участке с внесенным биопрепаратом была выше на 2 порядка, чем на контрольном участке, что обеспечило снижение содержания нефти в почве на 70 %  за 6 недель при температуре 36-46 °С (в контрольном участке убыль нефти достигла лишь 23 %), что демонстрирует эффективность разработанных биопрепаратов и технологии биоремедиации  в условиях резко континентального и жаркого аридного климата (лаб. биологии плазмид, чл.-корр. РАН Боронин А.М.).
  • Проведено детальное исследование безмедиаторного биоэлектрокаталитического окисления глюкозы мембранными фракциями бактерий Gluconobacter oxydans на электродах, модифицированных терморасширенным графитом и проводящим полимером ПЭДОТ:ПСС. На основе полученных результатов разработан биосенсор, позволяющий выполнять безреагентный экспресс-анализ глюкозы. Создан новый композит для модификации графитовых электродов на основе проводящего полимера ПЭДОТ:ПСС, наноматериала терморасширенный графит, полимерного геля  нафиона и целых клеток G. oxydans. Композит сохраняет активность уксуснокислых бактерий и сигнал биосенсора на первоначальном уровне в течение 120 сут. Полученные данные будут использованы при создании микробных топливных элементов для долговременной генерации электроэнергии (лаб. биосенсоров, д.х.н. Решетилов А.Н.).

Сведения о выполнении количественных показателей индикаторов

эффективности фундаментальных научных исследований

опубликовано в 2021 году

монографий

глав в монографиях

сборников

статей

учебно-метод. пособий

статей

(130)

тезисов

(108)

Разделов в справочнике  Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria

на русском языке

0

0

1

1

41

101

на иностранном языке

0

7

0

0

89

7

3

Проведенные мероприятия

Организована и проведена Школа-конференция для молодых ученых, аспирантов и студентов «Генетические технологии в микробиологии, микробное разнообразие».

Школа проводилась в рамках VII Пущинской конференции «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов».

Работа конференции и школы проходила в заочном (публикация тезисов) и  очном (доклады и постерные сообщения) форматах. В заочном формате приняло участие более 150 сотрудников из 30 научных и образовательных организаций. Выпущен сборник материалов, включающий более 180 расширенных тезисов.

Заслушано  29 докладов ведущих специалистов и молодых ученых из ИБФМ, ФИЦ Биотехнологии, МГУ, университетов и Институтов Самары, Владивостока, Улан-Удэ, С-Петербурга, Перми, Саратова и др.

Организована онлайн-трансляция для зарегистрированных в качестве слушателей.

Взаимодействие с вузовской наукой

Институт имеет бессрочную Лицензию серии ААА № 002674 от 13 марта 2012 г. на право ведения образовательной деятельности в сфере профессионального образования, в частности по программе подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре. Направления подготовки – Биологические науки 06.06.01.

Проводятся совместные работы с рядом образовательных организаций – МГУ, Пущинским государственным естественно-научном институтом, Тульским государственным университетом, Российским университетом дружбы народов, Южным федеральным университетом, Тульским государственным педагогическим университетом им. Л.Н. Толстого, Белгородским государственным национальным исследовательским университетом, Сибирским государственным университетом  науки и технологий им. ак. М.Ф. Решетнева и др.

Результаты совместных исследований публикуются в отечественных и международных изданиях, материалах научных мероприятий.

Информация о пропаганде и популяризации научных знаний 

Публикации в научно-популярном издании:

Элена Гваришвили, Ирина Позднякова-Филатова «Еще раз про ГМО: молекулярный биолог — о мифах и пользе генно-модифицированных продуктов», медиа «Теории и практики»

(https://theoryandpractice.ru/posts/18817-eshche-raz-pro-gmo-molekulyarnyy-biolog--o-mifakh-i-polze-genno-modifitsirovannykh-produktov 

Международное научное сотрудничество

Научно-технические связи с зарубежными странами осуществлялись по следующим направлениям:

  • Командирование сотрудников Института за рубеж – 1 командировка в Арканзасский университет медицинских наук г. Литтл-Рок. Связана с изучением биогенеза и структурно-функциональной организации АТФазы плазматических мембран дрожжей (тема Госзадания «Механизмы стрессовой адаптации микроорганизмов».
  • Прием зарубежных ученых – принято 50 ученых и специалистов из Алжира, Беларуси, Латвии, Казахстана, Сирии, Таджикистана, Уганды.

Их визиты связаны с выполнением работ по совместным работам в рамках Соглашений о сотрудничестве, грантов, договоров, а также стажировок.

  • Работы по международным договорам связаны:

- с определением жизнеспособности штаммов микроорганизмов (НАН Армении, Национальный университет Сингапура)

- с выполнением исследований по международным грантам (Белорусский госуниверситет, Биотехнологический центр Казахстана)

- продолжением работ, проводимых ВКМ,  по созданию Консорциума стран Европы для изучения и обеспечения устойчивости микробных ресурсов, внедрению системы взаимосвязи между базами данных (Программа «Горизонт-2020»).

8 сотрудников Института являются членами редколлегий международных журналов, международных научных консультативных советов, комитетов и обществ.

Основные результаты в области микробиологии, полученные в 2020 г.

Основные результаты в области микробиологии, полученные в 2020 г.

На основании изучения генетических характеристик (регионы рДНК: 

18S, ITS, D1/D2 домены LSU; гены: tef1a, rpb1) и физиологических свойств культур из фонда Всероссийской коллекции микроорганизмов ИБФМ РАН подготовлены и опубликованы описания 4 новых видов дрожжей: Candida pellucida, Heterocephalacria septentrionalis, Vishniacozyma phoenicis и Yamadazyma cocois (Качалкин А.В.,Томашевская М.А.).

  • В результате таксономического исследования актинобактерий рода Rathayibacter, включая анализ полных геномов, выявлено 12 новых видов в составе рода, содержащего в настоящее время 8 валидно описанных видов, в том числе, обнаруженных более 100 лет назад. Представители новых видов выделены из свежих и гербарных образцов здоровых и пораженных нематодами растений, собранных в различных регионах страны и мира. В числе важных результатов работы – доказательство принадлежности к новым видам штаммов с высоким уровнем сходства по генам 16S рРНК (до 99.8%) (Евтушенко Л.И., Дорофеева Л.В., Тарлачков С.В.).
  • Выявлены и проанализированы гены микробных родопсинов у актинобактерий семейства Geodermatophilaceae - группы прокариот, обычно обнаруживаемых в засушливых местах обитания с высоким уровнем солнечной радиации. Из более 50 геномов Geodermatophilaceae, депонированных в GenBank, гены родопсинов найдены в геномах 29 штаммов 4-х родов (Blastococcus, Geodermatophilus, Klenkia и Modestobacter), а также в геномах 13 отсеквенированных культур из фонда ВКМ. Филогенетический анализ и анализ аминокислот в ключевых позициях выявил две группы белков: DTE-группа (родопсины, предположительно выполняющие функции протонных насосов) и NDQ-группа (предположительно натриевые насосы). Филогенетический анализ и  наличие замены высококонсервативного триптофана на фенилаланин в положении 182 позволили выделить две подгруппы в составе DTE-группы. Выявлено не менее 4 новых видов среди изученных штаммов родов Blastococcus и Modestobacter (Тарлачков С.В., Евтушенко Л.И.)

Основные результаты в области биотехнологии, полученные в 2020 г.

  • Cозданы прототипы биотопливных элементов на основе четырех типов биокатализаторов (бактерии Gluconobacter oxydans, их мембранные фракции, дрожжевые клетки Pichia angusta и фермент глюкозооксидаза). Для каждой комбинации осуществлен выбор эффективного медиатора электронного транспорта. Разработаны методики модификации электродов различными композитами проводящих гелей, биокатализаторов и наноматериалов. Установлено, что наибольшая эффективная мощность микробного биотопливного элемента достигается при использовании клеток Gluconobacter oxydans, смешанных с полимером ПЭДОТ:ПСС, модифицированным диметилсульфоксидом. Назначение и область применения биотопливных элементов - источники питания для имплантируемых устройств, маломощных аналитических систем. (Решетилов А.Н., Китова А.Е., Тарасов С.Е., Плеханова Ю.В., Быков А.Г.)
  • Впервые создана биотехнологически значимая гомологичная система экспрессии для антимикробного белка, имеющего высокую биомедицинскую ценность (ранее полученной и исследованной бактериолитической протеазы Lysobacter capsici VKM B-2533T).  Препарат является мощным стафиллолитическим ферментом, эффективно лизирующим клетки клинического изолята S. aureus 55 (MRSA), а также Micrococcus luteus. Основной проблемой, затрудняющей  использование бактериолитических ферментов в медицине, является отсутствие удачных экспрессионных систем. Для разработки системы экспрессии впервые в качестве экспреccионного штамма использовались клетки Lysobacter и установлен фаговый промотор, распознающийся РНК-полимеразой Lysobacter (Васильева Н.В., Афошин А.С., Кудрякова И.В.).

  • С применением биохимического, транскриптомного и биоинформатического подходов исследованы молекулярные механизмы деградация холестерина и литохолевой кислоты актинобактериями Nocardioides simplex ВКМ Ас-2033D. Среди интермедиатов окисления боковой цепи впервые выявлены холест-5ен-26-оевая и 3-оксохолеста-1,4-диен-26-оевая кислоты. Полнотранскриптомный анализ позволил выявить наборы генов, запускающие каскад реакций окисления холестерина и литохолевой кислоты, особенности кластерной организации генов катаболизма этих стероидов. Выявлен ранее неизвестный транскрипционный фактор, регулирующий катаболизм холевых кислот у актинобактерий. Результаты вносят вклад в представление о разнообразии путей катаболизма стеринов и холевых кислот у актинобактерий и могут быть использованы при создании микробных катализаторов для экологической и промышленной биотехнологии (Донова М.В., Фокина В.В., Брагин Е.Ю., Лобастова Т.Г., Шутов А.А.).

Основные результаты, полученные в 2019 г.

52 – Биологическое разнообразие

  • · Завершены многолетние работы и исследования, направленные на достижение Всероссийской коллекцией микроорганизмов – Международным депозитарием защищенных патентами культур – уровня мировых стандартов по всем видам коллекционной деятельности. Решены все основные научно-технические задачи по трансформации ВКМ в Биологический ресурсный центр (БРЦ) мирового уровня - от обеспечения гарантированного сохранения фонда микроорганизмов – крупнейшего в стране по количеству и видовому разнообразию до информационного сопровождения объектов хранения. Фонд, информационные ресурсы и сервисные услуги ВКМ сегодня высоко востребованы широким кругом организаций различной сферы деятельности и форм собственности в стране и мире. Работы выполнены с учетом рекомендаций ОЭСР и опыта ведущих БРЦ мира, в том числе, в рамках проектов по созданию пан-Европейской инфраструктуры исследований микробных ресурсов (MicrobialResourceResearchInfrastructure – MIRRI) и Глобального электронного каталога микроорганизмов (gcm.wfcc.info/) (ВКМ, д.б.н. Евтушенко Л.И.) 
  • На основе результатов филогенетического анализа (ITS-регионы и D1/D2 домены генов 26S rRNA) и детального фенотипического изучения  массива дрожжевых грибов, выделенных из различных биотопов, описан новый род и вид  Vustiniaterrea, а также 8 новых видов в составе известных родов – Udeniomycescaspiensis, Udeniomycesorazovii, TausoniaroseaKrasilnikovozymafibulata, Heterocephalacriagelida, Itersoniliadiksonensis, Piskurozymaarborea и Nakazawaeaambrosiae(ВКМ, к.б.н. Качалкин А.В.)
  • Выявлены, выделены в культуру и идентифицированы новые виды аэробных метилотрофных бактерий,  установлены метаболические особенности окисления и ассимиляции С1-соединений на уровне генов и ферментов, определены молекулярные основы взаимодействия метилотрофныхфитосимбионтов с растениями, аннотированы геномы биотехнологически перспективных культур (Лаб. радиоактивных изотопов,д.б.н. Троценко Ю.А.).

 

55 – Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов

  • Из гриба Aspergillusustus ВКМ F-4692 выделены новые метаболиты (меротерпеноиды), названные  аусталидамиV и W.  Установлена их структура,показано, что аусталиды значительно подавляют рост и миграцию клеток рака предстательной железы (линии LnCaP, PC3, DU145), мочевого пузыря (линия Т24) и клеток рака молочной железы (линии МСF7, MB-MDA-231), обладают цитостатическим действием. Определены полуингибирующие концентрации исследуемых веществ и показано, что гормон-зависимые клетки (LnCaP,МСF7) являются более чувствительными к действию ингибиторов, чем гормон-независимые опухолевые клетки. В перспективе, на основе аусталидов V и W гриба Aspergillusustus могут быть созданы новые противоопухолевые препараты (Лаб. энзимологии генетических процессов,к.б.н. Земскова М.Ю., Лаб. вторичных метаболитов, д.б.н. Козловский А.Г.)
  • Впервые показано, что LysobactercapsiciVKMB-2533T образует внешнемембранные везикулы, обладающие литической активностью в отношении бактерий, грибов и дрожжей. Из везикул выделена фракция с антифунгальной активностью в отношении ряда фитопатогенных грибов, что делает данную культуру перспективной для использования в области защиты растений (Лаб. биохимии клеточной поверхности микроорганизмов, к.б.н. Васильева Н.В.)
  • Показано, что резкое конститутивное снижение уровня неорганических полифосфатов у штамма, содержащего вектор с геном полифосфатазыPpn1 и сверхэкспрессирующего этот фермент, приводит к мобилизации большой группы генов, ответственных за адаптацию к окислительному стрессу и стрессу, вызванному токсической концентрацией ионов марганца.  У этого штамма также наблюдается снижение экспрессии гена, кодирующего транспортер цитоплазматической мембраны PHO84, ответственный за транспорт марганца и фосфата.  В результате клетки этого штамма устойчивы к окислительному стрессу и токсической концентрации ионов марганца. Полученные данные доказывают тесную взаимосвязь минерального фосфорного обмена и устойчивости к стрессам уэукариот (Лаб. регуляции биохимических процессов, д.б.н. Кулаковская Т.В.).

58. Молекулярная генетика, механизмы реализации генетической информации, биоинженерия

  • Расширена коллекция бактериофагов, инфицирующих бактерии группы Bacilluscereus. Освоены методы сборки геномов бактериофагов из «сырых» данных NGS. Клонировано и частично охарактеризовано несколько эндолизинов бактериофагов. Филогенетический анализ бактериофага vB_BtS_B83 показал, что данный фаг формирует новый род, возможно – новое подсемейство (заявка находится на рассмотрении в ICTV) (Лаб. биологии вирусов бактерий,к.б.н. Шадрин А.М.).

62 – Биотехнология

  • На основе высокопроизводительного секвенирования полныхтранскриптомов культур Nocardioidessimplex ВКМ Ас-2033D, выращенных в различных условиях индукции стероидными соединениями, выявлены особенности дифференциальной экспрессии ключевых генов стероидного катаболизма и определены мишени для генетической инженерии при создании биокатализаторов с улучшенными биокаталитическими возможностями (Лаб. микробиологической трансформации органических соединений, д.б.н. Донова М.В.)
  • Получены новые рекомбинантные штаммы-продуценты ферментных комплексов, содержащих мутантные формы эндоглюканазы 2 гриба P.verruculosum (S127C-A165C (DSB2) и Y171C-L201C (DSB3)) - одного из основных ферментов, используемых в кормопроизводстве. Обе мутантные формы фермента продемонстрировали увеличение удельной активности на 15–21% в отношении карбоксиметилцеллюлозы и β-глюкана по сравнению с ЭГ2 дикого типа (ЭГ2-wt). После инкубации при 70°С в течение 2 ч они сохраняли 52–58% активности, в то время как ЭГ2-wt сохранял только 38% активности. При 80°C сконструированные ферментом формы сохраняли 15–22% активности через 2 часа, тогда как ЭГ2-wt полностью инактивировался после того же времени инкубации (Лаб. биосинтеза ферментов, к.б.н. Немашкалов В.А.).
  • С целью улучшения биоэлектрокаталитических параметров биосенсоров и биотопливных элементов проведена оценка влияния высокопроводящихнаноматериалов (многостенных углеродных нанотрубок) на иммобилизованные бактериальные клетки и полиэлектролитные капсулы, моделирующие клетку и содержащие  глюкозооксидазу. При использовании нанотрубок отмечено снижение электрического сопротивления биологического слоя с ферментными капсулами, приводящее к увеличению мощности биотопливного элемента. Для бактериальных клеток применение наноматериала приводило к увеличению максимальной электрической удельной мощности на 25%, что является существенным изменением данного параметра и показано впервые  (Лаб. биосенсоров, д.х.н. Решетилов А.Н.).
  • По результатам исследования биохимических и биодеструктивных характеристик ряда представителей рода Achromobacter в отношении гербицида  глифосата, выделен новый высокоэффективный штамм-деструктор данного соединения и других устойчивых фосфонатных загрязнителей, который  может быть использован для биоремедиации загрязненных глифосатом почв. Проведена идентификация видовой принадлежности и генетическое типирование имеющейся лабораторной коллекции бактерий-деструкторов глифосата. Полученные данные упростят поиск и выделение высокоэффективных деструкторов фосфорорганических загрязнителей из природных сред (Лаб. микробной энзимологии, д.б.н. Леонтьевский А.А.)

основные результаты, полученные в 2017 г


52. Биологическое разнообразие

Из различных мест обитания, включая почвы Антарктиды, Камчатки и острова Кунашир, гидротермы, месторождения ртути и никеля, краснокнижные растения, нематодные галлы на растениях, таллом лишайников, микробиом домашних птиц, носоглотка человека и т.д. выделено 188 культур, относящихся к 72 родам и более чем 70 видам. Фонд Всероссийской коллекции микроорганизмов (ВКМ ИБФМ РАН) пополнен 340 штаммами микроорганизмов различных надцарств (мицелиальные грибы, археи и бактерии, в т.ч., актинобактерии), идентифицированными в соответствии с современной системой. законсервированы и заложены на длительное хранение (д.б.н. Л.И. Евтушенко)

Впервые в клеточных стенках бактерий рода Arthrobacter (штаммы и  изоляты из засоленных техногенных почв, относящиеся к новому виду) обнаружены тейхулозоновые  кислоты (ТК) не известной ранее структуры, а также два других новых полимера.. Полученные результаты расширяют представления о разнообразии органического мира и подтверждают значимость структур и состава полимеров клеточных стенок в бактериальной таксономии. Наличие нескольких кислых полимеров в клеточной стенке может быть связано с механизмами, обуславливающими  выживаемость и активность бактерий в условиях высокой солености и техногенного загрязнения  (д.б.н. Л.И. Евтушенко, совместно с ИОХ РАН).

55. Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов

С поверхности кожных покровов гладкой шпорцевой лягушки Xenopus laevis выделены 15 штаммов ультрамикробактерий (УМБ). Из них 6 изолятов (Nocardioides sp., штаммы КА3 и КА3/1-5) характеризуются высокой антимикробной активностью в отношении широкого спектра грамположительных и грамотрицательных бактерий. В клетках УМБ Janibacter sp. шт. Def7/1-5 обнаружены уникальные внутриклеточные цитоплазматические органеллы, представляющих собой гранулы конденсированной ДНК и цитоплазмы размером 0,15 х 0,1 мкм (д.б.н. В.И. Дуда)

На основе математического анализа метаболических путей разработан метод теоретического определения значений максимального выхода биомассы при аэробном росте на различных субстратах. Обоснованы принципы разделения метаболизма на конструктивный и энергетический обмены. Введено понятие узловых метаболитов, находящихся на границе переднего и стандартного конструктивных обменов. Из баланса потоков метаболитов выведена зависимость выхода биомассы от биоэнергетических параметров парциальных обменов. Сравнение предсказанного максимального выхода биомассы из этанола и экспериментально полученного значения этой величины показали высокую степень соответствия (д.ф.-мат.н. И.Г. Минкевич)

Обнаружена мощная антимикробная и антифунгальная активность у Lysobacter capsici ВКМB-2533 при росте на средах определенного состава. Результаты свидетельствуют о наличие биологически активных соединений в культуральной жидкости этой бактерии. Выделение, изучение и характеристика подобных агентов может помочь найти активные компоненты для антимикробных препаратов эффективных в отношении множественноустойчивых форм патогенов (к.б.н. Н.В. Васильева).

Выявлены новые гены, необходимые для адаптации клеток дрожжей к токсической концентрации ионов марганца - PMA2, кодирующий редко экспрессирующийся вариант протонной АТФазы цитоплазматической мембраны, и YBR056W-A, кодирующий белок клеточной поверхности, и, по-видимому, способный хелатировать ионы марганца (д.б.н. Т.В. Кулаковская).

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

Определена эффективность цитолитического и патогенного действия гемолизина II, образующего нанопоры в клеточных мембранах на различные ткани и клетки млекопитающих. Показано, что переносчиком индуктора синтеза гемолизина II в плазме крови является альбумин и что эффективность его индукции зависит от источника плазмы. Продемонстрирована роль пространственной структуры глобального регулятора Fur B.cereus (аллостерической формы) в регуляции гена hlyII (д.б.н А.С. Солонин)

Получены 16 иммортализованных клеточных линий человека, представленные клетками рака ряда органов человека. Получены суспензионные культуры моноцитов/макрофагов и лейкоцитов. Заложена экспериментальная база для создания 2Д моделей гетерологичных культур, имитирующих клеточные взаимодействия в опухолевой ткани - в сотрудничестве с МОНИКИ выделены и цитологически охарактеризованы первичные культуры фибробластов стромы рака простаты и мочевого пузыря. Получены рекомбинантные плазмиды, кодирующие флуоресцентные маркеры для трансфекции клеток человека (к.б.н. И.Э. Грановский) 

62. Биотехнология

Разработан опытный образец препарата термотолерантных актинобактерий для деструкции нефти в жарком аридном климате. По результатам полевых испытаний абиотическая убыль нефти составила 23%, а микробная деструкция нефти с биопрепаратом – 65%. Выполнено аннотирование и функциональный анализ генома штамма Gordonia sp. 1D, входящего в биопрепараты (чл.-корр. РАН А.М. Боронин)

Разработана эффективная технология получения рекомбинантных ксиланаз на основе соответствующих генов из бактерий рода Cellulomonas. Предложенный способ получения технических препаратов ксиланаз для обработки кормов позволяет осуществлять ферментационные процессы с выходом целевого фермента в концентрации не менее 15 г/л культуральной среды  (д.б.н. А.А. Леонтьевский)

Проведена оценка влияния углеродных наноматериалов (нанотрубки, терморасширенный и высокоориентированный пиролитический графиты, оксид графена и др.) и углеродных волокон на биоэлектрокаталитическую активность клеток Gluconobacter oxydans при окислении этилового спирта в присутствии медиатора электронного транспорта. Впервые установлено существенное увеличение мощности генерируемого тока (до 50 %) при снижении сопротивления переноса заряда. Результаты использованы для создания лабораторных моделей биосенсоров и биотопливных элементов нового класса, основанных на применении углеродных наноматериалов для формирования электродов (д.х.н. А.Н. Решетилов)

.           Получены новые трансгенные штаммы сапрофитных микобактерий, эффективно продуцирующие тестостерон из фитостерина. Созданы рекомбинантные штаммы, гетерологически ко-экспрессирующие гены 17β-гидроксистероиддегидрогеназы гриба Cochliobolus lunatus и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы Mycobacterium tuberculosis H37Rv. Штаммы конвертировали фитостерин в высоких концентрациях (20 г/л) с выходом тестостерона свыше 60 моль% (7.2 г/л) при снижении образования нежелательных побочных продуктов. Результаты расширяют представления об особенностях функционирования эукариотических дегидрогеназ в актинобактериальных хозяевах. Созданные штаммы могут быть платформой для одностадийного производства тестостерона из природных стеринов (д.б.н. М.В. Донова).

Основные публикации

Morgunov I.G., Kamzolova S.V., Dedyukhina E.G., Chistyakova T.I., Lunina J.N., Mironov A.A., Stepanova N.N., Vainshtein M.B., Shemshura O.N., Application of organic acids for plant protection against phytopathogens // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2017. V. 101. N 3. P. 921-932.

Shtratnikova V.Y., Schelkunov M.I., Dovbnya D.V., Bragin E.Y., Donova M.V., Effect of methyl-beta-cyclodextrin on gene expression in microbial conversion of phytosterol // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2017. V. 101. N 11. P. 4659-4667.

Kamzolova S.V., Morgunov I.G., Metabolic peculiarities of the citric acid overproduction from glucose in yeasts Yarrowia lipolytica // Bioresour Technol. 2017. V. 243. P. 433-440.

Potekhina N.V., Arbatsky N.P., Shashkov A.S., Dmitrenok A.S., Senchenkova S.N., Dorofeeva L.V., Evtushenko L.I., Novel teichulosonic acid and glycosyl 1-phosphate polymers from the cell walls of Arthrobacter sp., strains VKM Ac-2549 and VKM Ac-2550, phylogenetically close to Arthrobacter crystallopoietes // Carbohydr. Res. 2017. V. 451. N 8. P. 36-41.

Zaitseva A.S., Arlyapov V.A., Yudina N.Y., Alferov S.V., Reshetilov A.N., Use of one-and two-mediator systems for developing a BOD biosensor based on the yeast Debaryomyces hansenii // Enzyme Microb Technol. 2017. V. 98. P. 43-51.

Ibryashkina E.M., Solonin A.S., Zakharova M.V., Protein NCRII-18: the role of gene fusion in the molecular evolution of restriction endonucleases // FEBS Lett. 2017. V. 591. P. 1702-1711.

Zvonarev A.N., Crowley D.E., Ruazanova L.P., Lichko L.P., Rusakova T.G., Kulakovskaya T.V.,

Dmitriev V.V., Cell wall canals formed upon growth of Candida maltose in the presence of hexadecane are associated with polyphosphates // FEMS Yeast Res. 2017. V. 17. № 3. 6.

Kaparullina Е.N., Trotsenko Y.А., Doronina N.V., Methylobacillus methanolivorans sp. nov., a novel non-pigmented obligately methylotrophic bacterium // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. . 2017. V. 67. P. 425-431.

Ryzhmanova Y., Oshurkova V., Troshina O., Abashina A., Ariskina E., Avtukh A., Shcherbakova V., Anoxyhatronum buryatiense sp. nov., an anaerobic alkaliphilic bacterium from a low mineralization soda lake in Buryatia, Russia. // Int. J. Syst. Evol Microbiol. 2017. V. 67. P. 4704-4709.

Denisenko Y.A., Gusakov A.V., Rozhkova A.M., Osipov D.O., Zorov I.N., Matys V.Y., Uporov I.V., Sinitsyn A.P., Site-directed mutagenesis of GH10 xylanase a from penicillium canescens for determining factors affecting the enzyme thermostability // Int. J. Biol. Macromol.  2017. V. 104. P. 665-671.

Trilisenko L., Kulakovskaya E., Kulakovskaya T., The cadmium tolerance in Saccharomyces cerevisiae depends on inorganic polyphosphate // J. Basic. Microbiol. 2017. V. 57. N. 11. P. 982-986.

Andreeva N., Kulakovskaya E., Zvonarev A., Penin A., Eliseeva I., Teterina A., Lando A.

Kulakovskiy I., Kulakovskaya T., Transcriptome profile of yeast reveals the essential role of PMA2 and uncharacterized gene YBR056W-A (MNC1) in adaptation to toxic manganese concentration // Metallomics. 2017. V. 9. PP. 175-182.

Wu L., Sun Q., Desmeth P.H., Sugawara H., McCluskey K., Smith D., Vasilenko A., Lima N., Ohkuma M., Robert V., Zhou Y., Li J., Fan G., Ingsriswang S., Ozerskaya S., Ma J. WDCM: an information infrastructure to explore and utilize preserved microbial strains worldwide // Nucleic Acids Res. 2017. V..45. N 1. P. 611-618.

Patil S., Nikam M., Patil H., Anokhina T., Kochetkov V., Chaudhari A., Bioactive pigment production by Pseudomonas spp. MCC 3145: Statistical media optimization, biochemical characterization, fungicidal and DNA intercalation-based cytostatic activity // Process Biochem. 2017. V. 58. P. 298-305.

Кудрякова И.В., Сузина Н.Е., Винокурова Н.Г., Шишкова Н.А., Васильева Н.В., Изучение факторов биогенеза везикул Lysobacter s . XL1 // Биохимия. 2017. Т. 82. N 4.  С. 677-686.

Решетилов А.Н., Китова А.Е., Колесов В.В., Панфилов А.В., Современные подходы и методы биосенсорного анализа содержания глюкозы и лактата в организме человека. // Биомедицинская радиоэлектроника. 2017. N 6. С. 3-16.

Бут С.Ю., Егорова С.В., Хмеленина В.Н., Троценко Ю.А., Биохимические свойства и филогения гидроксипируватредуктаз метанотрофных бактерий, реализующих различные пути С1-ассимиляции // Биохимия. 2017. Т. 82. N 11. С. 1647-1656.

Мясоедова Н.М., Ренфельд Ж.В., Подъяблонская Е.В., Самойлова А.С., Черных А.М., Классен Т, Пиетрузска Й., Коломыцева М.П., Головлева Л.В., Новые аскомицеты-продуценты лакказ // Микробиология. 2017. Т. 86. N 4. С. 494-503.

Михайленко Д.С., Новиков А.А., Григорьева М.В., Ефремов Г.Д., Сивков А.В., Сафронова Н.Ю., Сорокин К.С., Земскова М.Ю., Немцова М.В., Алексеев Б.Я., Каприн А.Д. Сравнение экспрессии гена РСАЗ в осадках и экзосомах мочи при раке предстательной железы // Онкоурология. 2017. Т. 13. N 3. С. 54-60.

Решетилов А.Н., Плеханова Ю.В., Тарасов С.Е., Арляпов В.А., Колесов В.В., Гуторов М.А., Готовцев П.М., Василов Р.Г. Влияние некоторых углеродных наноматериалов на окисление этилового спирта бактериальными клетками Gluconobacter oxydans // Прикладная Биохимия и Микробиология. 2017. Т. 53. N 1.  С. 115-122.

Алферов С.В., Арляпов В.А., Возчикова С.В., Алферов В.А., Решетилов Н.А. Особенности конкуренции между кислородом и 2,6-дихлорфенолиндофенолом в условиях работы микробного топливного элемента // Прикладная Биохимия и Микробиология. 2017. Т. 53. N 2. С. 244-250.

Решетилов А.Н., Плеханова Ю.В., Тарасов С.Е., Быков А.Г., Гуторов М.А., Алферов С.В., Тенчурин Т.Х., Чвалун С.Н., Орехов А.С., Шепелев А.Д., Готовцев П.М., Василов Р.Г. Оценка свойств биоэлектродов на основе углеродных высокодисперсных материалов, содержащих модельные микроорганизмы Gluconobacter // Российские нанотехнологии. 2017. Т. 12. N 1. С. 83-89.

Опубликовано 124 статьи, в том числе 57 в зарубежных изданиях, 1 монография, 6 глав в книгах, 1 научно-методическое  пособие, получен 1 патент.

Общая характеристика научной организации

Отчет по основной референтной группе 10 Физико-химическая, молекулярная и
клеточная биология, биотехнологии
Дата формирования отчета: 19.05.2017

Основные результаты, полученные в 2013 г.

Основные результаты, полученные в 2013 г.

Направление 42. Биологическое разнообразие

Впервые проведено полногеномное секвенирование и сравнительный анализ геномов 14 штаммов анаморфных грибов из фонда Всероссийской коллекции микроорганизмов (вид Geomyces pannorum, класс Leotiomycetes). Штаммы выделены из современных экосистем и вечной мерзлоты возраста от сотен тыс. до нескольких млн. лет. Определено время существования общего предка штаммов – 50 млн. лет, установлено, что он эволюционировал как клональное облако, без полового размножения; обнаружены свидетельства низкочастотного (10-8) горизонтального переноса генов. Установлено, что род Geomyces – это анаморфы телеоморфного рода  Pseudogymnoascus, а глубина обособления филума этих организмов свидетельствует о целесообразности выделения нового порядка (Geomycetales ord. nov.) в составе класса Leotiomycetes (д.б.н. Л.И. Евтушенко).

Впервые получены данные о разнообразии архей в многолетних постоянно-мерзлых отложениях Арктики возраста от 6 до 15 тыс. лет. Анализ клоновых библиотек генов 16S рРНК и mcrA выявил наличие филумов Euryarchaeota и Crenarchaeota. Метаногенные археи относились к известным и новым родам порядков Methanocelles, Methanomicrobiales, Methanobacteriales и Methanococcales. Максимальное разнообразие архей и метаногенов выявлено на глубине 22 м, где обнаружено наличие лабильного органического углерода. Более 50 % составляли таксоны метаногенов, использующих H2 и CO2 в качестве источников углерода и энергии. Полученные результаты доказывают ранее высказанное предположение о преобладании гидрогенотрофного метаногенеза в глубинных многолетнемерзлых породах (в отличие от мерзлых почв, где метан образуется по ацетокластическому пути) (к.б.н. В.А. Шербакова).

Направление 55. Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов

Обнаружена адаптация клеток пекарских дрожжей к токсической концентрации ионов марганца после сверхдлительной лаг-фазы. Адаптация сопровождается изменениями в содержании и локализации неорганических полифосфатов: содержание кислоторастоворимых полифосфатов, локализованных, в основном, в цитоплазме, возрастает до 70 %, а длина их цепи  увеличивается от  15 фосфатных остатков в контрольных условиях до 200 в присутствии избытка марганца. Отмечено увеличение размера клеток и содержания полифосфатов в клеточной оболочке. Это свидетельствует в пользу представления о том, что полифосфаты выполняют протекторные функции при адаптации клеток дрожжей к стрессам, вызванным избытком тяжелых металлов (д.б.н. Т.В. Кулаковская).

У галотолерантного метанотрофа Methylomicrobium alcaliphilum 20Z доказано функционирование модифицированного высокоэффективного пирофосфат-зависимого гликолиза, с участием которого ассимиляция углерода метана в условиях лимитирования роста кислородом сопровождается ферментацией метана до молекулярного водорода и других соединений, что открывает новые возможности использования клеток метанотрофов в качестве биокатализаторов для получения широкого спектра полезных продуктов из метана и метанола (д.б.н. Ю.А. Троценко).

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 (д.б.н. А.А. Леонтьевский).

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

В результате экспериментов по лечению модельного системного стафилококкового сепсиса у беспородных белых мышей установлена высокая лечебная эффективность препарата внешнемембранных везикул Lysobacter sp. XL1, содержащих литический фермент Л5. Введение препарата через три часа после заражения приводило к элиминации стафилококка из печени, почек и селезенки и полному выздоровлению мышей. Совокупность данных указывает на перспективность разработки антимикробных средств нового поколения против инфекций, вызываемых множественноустойчивыми к антибиотикам бактериями, на основе литических ферментов, заключенных в искусственные везикулярные структуры – липосомы (к.б.н. Н.В. Васильева).

Впервые закристаллизована и расшифрована трехмерная структура 5-хлормуконолактон дегалогеназы (5-ХМЛД) штамма Rhodococcus opacus 1CP - уникального фермента модифицированного пути деградации 3-хлоркатехола, осуществляющего ключевую реакцию дегалогенирования 5-хлормуконолактона с образованием цис-диенолактона. Определены функциональные аминокислотные остатки активного центра фермента, участвующие в связывании субстрата и переносе протона в ходе изомеризации, а также остатки, ответственные за дехлорирование 5-хлормуконолактона. Предложен механизм дегалогенирования 5-хлормуконолактона 5-ХМЛД-зой. Полученные данные легли в основу понимания функционирования изомеризующих дегалогеназ (д.б.н. Л.А. Головлева).

Направление 62. Биотехнология

Разработаны новые процессы получения α-кетоглутаровой и янтарной кислот из рапсового масла с использованием дрожжей Yarrowia lipolytica с целью создания новых лекарственных адаптогенных препаратов для коррекции физического и функционального состояния организма. Оптимизированы процессы выращивания штаммов-продуцентов и биосинтеза целевых продуктов в ферментерах различного объема. Предложены схемы выделения целевых продуктов и очистки до фармакопейной чистоты (д.б.н. И.Г. Моргунов).

Основные публикации 

Zakharchenko M.V., Morgunov I.G. Burst of succinate dehydrogenase and alfa-ketoglutarate dehydrogenase activity in concert with the expression of genes coding for respiratore chain proteins underlies short-term beneficial physiological stress in mitochondria // Int. J. Biochem. Cell B. 2013. V. 45. P. 190-200.

Morgunov I.G., Kamzolova S.V. Alfa-ketoglutaric acid synthesis by Yarrowia lipolytica yeast and its regulation // Curr. Opin. Biotech. 2013. V. 24. Suppl. 1. P. 77-78.

Ryzhmanova Ya., Nepomnyashchaya Ya., Abashina T., Ariskina E., Troshina O., Vainshtein M., Shcherbakova V. New sulfate-reducing bacteria isolated from buryation alkaline Brackish lakes: description of desulfonatronum Buryatense sp. nov. // Extremophiles. 2013. V. 17. P. 851-859.

Andreeva N.A., Ryazanova L.P., Dmitriev V.V., Kulakovskaya T.V., Kulaev I.S. Adaptation of Saccharomyces cerevisiae to toxic manganese concentration triggers changes in inorganic polyphosphates // FEMS Yeast Res. 2013. V. 13 (5). P. 463-470.

Doronina N.V., Kaparullina E.N., Trotsenko Y.A. Methylopila musalis sp. nov., an anaerobic facultatively methylotrophic bacterium isolated from banana fruit // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2013. V. 63. N 5. P. 1847-1852.

Vasilyeva N.V., Tsfasman I.M., Kudryakova I.V., Suzina N.E., Shishkova I.S., Kulaev I.S., Stepnaya O.A. The role of membrane vesicles in secretion of Lysobacter sp. bacteriolytic // J. Mol. Microb. Biotech. 2013. V. 23. P. 142-151.

Ferraroni M., Kolomytseva M., Scozzafava A., Golovleva L.A., Braganti F. X-Ray structures of 4-chlorocatechol 1,2-dioxygenase adducts with substituted catechols: new perspectives in the molecular basis of intradiol ring cleaving dioxygenases specificity // J. Struct. Biol. 2013. V. 181. P. 274-282.

Schwartsburg P., Agababov R., Vainshtein M. Gender difference in calcification diseases: is it the result of gender-specific ways of nano-bacterial expansion? // Med. Hypotheses. 2013. V. 81. P. 911-912.

Petrikov K., Delegan Ya., Surib A., Ponamoreva O., Puntus I., Filonov A., Boronin A. Glycolipids of Pseudomonas and Rhodococcus oil-degrading bacteria used in bioremediation preparations // Proc. Biochem. 2013. V. 48. P. 931-935.

Minkevich I.G., Fursova P.V., Tjorlova L.D., Tsygankov A.A., Riznichenko G.Yu. The stoichiometry and energetics of oxygenic phototrophic growth // Photosynth. Res. 2013. V. 116. P. 55-78.

Ismalkova T.Yu., Sazonova O.I., Nagornih M.O., Sokolov S.L., Kosheleva I.A., Boronin A.M. The organization of naphthalene degradation genes in Pseudomonas putida strains AK5 // Res. Microbiol. 2013. V. 164. P. 244-253.

Reshetilov A.N., Zyrina N.V., Zheleznaya L.A. De novo DNA synthesis and its biosensor detection // In Portable Biosensing of Food Toxicants and Environmental Pollutants. CRC Press Taylor and Francis Group. Edd.: D.P.Nicolelis et al. 2013. P. 243-258.

Reshetilov A.N., Arlyapov V.A., Alferov V.A. Microbial cells and enzymes for assaying the fermentation processes of alcohol // In Portable Biosensing of Food Toxicants and Environmental Pollutants. CRC Press Taylor and Francis Group. Edd.: D.P.Nicolelis et al. 2013. P. 729-741.

Буренина О.Ю., Федотова Е.А., Рязанова А.Ю., Проценко А.С., Захарова М.В., Карягина  А.С., Солонин А.С., Орецкая Т.С. Кубарева Е.А. Особенности регуляции экспрессии генов в системе рестрикции-модификации ECL 18 KL // Acta Natural. 2013. Т. 5. № 2. С. 72-82.

Личко Л.П., Кулаковская Т.В., Кулаев И.С. Внеклеточный фосфоманнан-фосфорный резерв дрожжей Kuraishia capsulate // Биохимия. 2013. Т. 78. С. 767-771.

Акимов В.Н., Подосокорская О.А., Шляпников М.Г., Гальченко В.Ф. Доминантные фенотипы в клоновых библиотеках генов 16S PPHK из бактериальных матов гидротермальных источников кальдеры вулкана Узон, Камчатка // Микробиология. 2013. Т. 82. № 6. С. 707-714.

Плеханова Ю.В., Фирсова Ю.Е., Доронина Н.В., Троценко Ю.А., Решетилов А.Н. Аэробные метилобактерии как основа биосенсора для детекции дихлорметана // Прикл. Биохим. Микробиол. 2013. Т. 49. № 2. С. 203-208.

Опубликовано 112 статей, в том числе 50 в зарубежных изданиях, 1 монография, 5 глав в книгах, 1 учебное пособие, получено 7 патентов.

Основные результаты, полученные в 2014 г.

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.

Основные результаты, полученные в 2015 г.

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.


142290 Московская область, г.Пущино, пр-т Науки, д.5, Тел.: +7(4967)733962,  adm@ibpm.ru, www.ibpm.ru

Разработка сайта - Alces