Физиология и биохимия фототрофных и хемотрофных микроорганизмовНИР

Physiology and biochemistry of phototrophic and chemotrophic microorganisms

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Физиология и биохимия фототрофных и хемотрофных микроорганизмов
Результаты этапа: Показано, что наряду с ферментами канонического варианта цикла Арнона Бюкенана, в клетках Chb. limnaeum обнаруживаются также активность цитратсинтазы, отсутствующей в общепринятом варианте цикла. Проведён полный биоинформационный анализ наличия генов, кодирующих ферменты антиоксидантной защиты, в анонсированных за последний год в GenBank геномах аноксигенных фототрофных бактерий: обнаружено, что большинство из них содержат в геноме гены, кодирующие СОД и цитохром с пероксидазу. В протеоме лактобацилл обнаружены ферменты антиокислительной защиты и выяснены возможные механизмы защиты аэротолерантных клеток от вредного действия активных форм кислорода, что будет важной предпосылкой для создания в будущем препаратов эффективных пробиотиков. Проведена экспрессия молекулярно-генетической конструкции, содержащей в себе последовательность гена, кодирующего образование протеазы микромицетом A. giganteus A16, в бактериях E. coli BL21. Было показано накопление целевого белка, обладающего протеолитической активностью. Доказанная нестабильность пищевого азокрасителя при контакте с микробиотой ЖКТ и вызываемая им сукцессия микробного сообщества свидетельствуют об опасности использования подобных ксенобиотических веществ в пищевых продуктах. По результатам исследований в 2021 г опубликовано 2 книги, 2 монографии и 97 статей. Задачи, поставленные перед сотрудниками кафедры в рамках выполнения НИР выполнены полностью.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Физиология и биохимия фототрофных и хемотрофных микроорганизмов
Результаты этапа: В результате выполнения НИР получены новые штаммы молочнокислых бактерии с сочетанием признаков, оптимальным для производства кисломолочных продуктов, а также бактерии - продуценты новых антибиотиков. Разработана методика целевого поиска сидеромицинов, класса антибиотиков, обладающих большим потенциалом для преодоления антибиотикорезистентности. Проверено образование антимикробных веществ у 52 штаммов вновь выделенных микроскопических грибов. Были получены активные накопительные культуры сульфатредуцирующих бактерий. Исследованы микробные сообщества, ассоциированные с различными видами культурных растений, разлагающие нефтяные загрязнения и анилиновые красители. Получены новые знания о метаболизме прокариот и его эволюции, выявлены новые свойства ферментов микромицетов и ферментов антиоксидантной защиты бактерий.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Физиология и биохимия фототрофных и хемотрофных микроорганизмов
Результаты этапа: В результате выполнения НИР получены данные по активностям и регуляции синтеза ключевых ферментов антиоксидантной защиты – супероксиддисмутазы, каталазы и различных пероксидаз – у новых видов аэротолерантных сульфатредуцирующих бактерий. Исследовали разнообразие и роль микроорганизмов различных физиологических и филогенетических групп в процессе анаэробного окисления метана. Изучено влияние источников углерода и азота в составе питательной среды на образование протеаз микромицетами A. ustus 1 и A. ochraceus L-1 (ВКМ F-4104D), показано, что наибольшая продукция протеаз, активных в отношении фибриллярных белков, была достигнута при использовании сочетания глюкозы и глицерина в качестве источников углерода. Проведено детальное изучение фибринолитического препарата, выделенного из культуральной жидкости микромицета Sarocladium strictum 203. Проведены начальные доклинические испытания выделенной субстанции такие как: определение острой токсичности, цитотоксичности и аллергенности, а также проведена апробация кремовой формы препарата на основе изучаемого комплекса протеаз. Установлены предположительные трофические связи между гомо- и гетероферментативными лактобактериями разных родов и дрожжами различных рас. Результаты явились новыми и инновационными, они были опубликованы. Впервые протеомным анализом были исследованы некоторые молекулярные механизмы адаптации L.rhamnosus КМ МГУ 529 к росту при интенсивной аэрации. Установлено, что адаптация к интенсивной аэрации в периодической культуре по отношению к статичным условиям культивирования на питательной среде MRS заключается в перестройке углеродного метаболизма. Выявлена возможность понижения уровня показателя минимальной ингибирующей концентрации (МИК) для противоинфекционного лекарственного вещества, на примере композитов хлорамфеникола и наночастиц окислов железа (магнетит) и композитов хлорамфеникола и феррита цинка до уровня значения минимальной биоцидной концентрации (МБК) при их воздействии на популяцию бактерии E. coli. В результате, для подавления бактериального роста требуются меньшие концентрации лекарственного препарата и неорганических наночастиц.
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Физиология и биохимия фототрофных и хемотрофных микроорганизмов
Результаты этапа: Впервые охарактеризован родопсиновый белок из водоросли Брактеококкус коллекция арктических водорослей каф Биоинженерии МГУ. Показана активное включение в мембрану и реакция на возбуждение светом. Эти исследования являются заделом для медицинской оптогенетики. Впервые охарактеризованный родопсиновый белок из водоросли Брактеококкус, проверен на функциональность в животных. Проведено изучение микроводорослей на предмет наличия родопсиновых белков. Продолжена работа по изучению ферментов антиоксидантной защиты у сульфатредуцирующих бактерий (СРБ). Получены данные по активностям и регуляции синтеза ключевых белков антиоксидантной защиты (супероксиддисмутазы, супероксидредуктазы, каталазы, различных пероксидаз, а также компонентов электрон-транспортных цепей) у двух новых видов аэротолерантных СРБ родов Halodesulfovibrio и Desulfovibrio, выделенных нами в чистые культуры из окисленных (Eh = 23-190 мВ) поверхностных горизонтов донных осадков Баренцева и Карского морей. Получены данные по восстановлению кислорода клетками указанных СРБ с использованием различных доноров. Получены данные по активностям и регуляции синтеза ключевых ферментов антиоксидантной защиты (нескольких типов супероксиддисмутаз, каталазы, различных пероксидаз) у трёх штаммов строго анаэробных термофильных бактерий, относящихся к роду Moorella. Продолжено изучение состава микробных сообществ цикла метана в верхних слоях донных осадков над крупными залежами углеводородов Южно-Карской нефтегазоносной области Западно-Сибирской провинции. Показано наличие в этих слоях как аэробных метанотрофных бактерий (из семейств Methyloligellaceae, Methylophagaceae и Methylomonaceae), так и анаэробных метаногенных архей (преимущественно, из порядка Methanomassiliicoccales), а также многочисленных гетеротрофных микроорганизмов различных филогенетических групп. Выделены и очищены 4 наиболее активные в отношении фибриллярных белков протеазы, образуемые микромицетами A. ustus 1 и A. ochraceus L-1(ВКМ F-4104D). Изучены биохимические и физико-химические характеристики выделенных протеаз. По результатам анализа субстратной специфичности выделенных протеаз было показано, что все они обладают достаточно широкой субстратной специфичностью. Геномы микромицетов A. ustus 1 и A. ochraceus L-1(ВКМ F-4104D) были собраны и аннотированы. По результатам биоинформатического анализа геномов была предсказана 121 внеклеточная протеаза у микромицета A. ochraceus L-1 (ВКМ F-4104D) и 142 у A. ustus 1. Показано, что при контакте микробных сообществ с пластиковыми отходами, меняется как их структура и функционирование, так и сами образцы пластиков. Формируя обрастания на пластиковых отходах полиэтилена высокого давления, полипропилена, полиэтилентерефталата и вспененного полистирола, микробные сообщества разрушают их поверхность и изменяют физико-химические свойства, приводя к распаду образцов на микрочастицы. Для образцов полипропилена показано снижение температуры плавления и степени кристалличности при инкубации с почвенным микробным сообществом. Как в аэробных, так и в анаэробных условиях сукцессия сообществ, ассоциированных с пластиковыми отходами, развивается в сторону обогащения их микроорганизмами с окислительной и гидролитической активностями. Изучена возможность утилизации отходов из вспененного полистирола с помощью жуков Ulomoides dermestoides. Впервые показана существенная убыль пластикового образца при поедании его имаго указанных жуков как в качестве единственного корма (на 20%), так и совместно с зерновыми отрубями (на 70%). Рассчитаны индексы разнообразия, демонстрирующие значительную изменчивость состава микробиоты кишечника жуков Ulomoides dermestoides в ответ на присутствие отходов вспененного полистирола в диете. Показано влияние фуран- и пиридинсодержащих заместителей на антибактериальную активность азометинов, производных моно- и дибензокраун-эфиров. В ходе работы впервые показано, что синтезированные основания проявляют активность против грамположительных бактерий Micrococcus luteus и Staphylococcus aureus и не активны по отношению к грамотрицательным бактериям Pseudomonas aeruginosa. Из образцов пресноводных озер Антарктиды выделены изоляты бактерий, разлагающих целлюлозу (2 изолята), пектин(3 изолята), лигнин (2 изолята) при низкой температуре (6-7оС). Выделены и охарактеризованы культуры Microbacterium sp. Zobellia sp., содержащие активный ген бета-галактозидазы, работающей при низких температурах (6-7оС). По результатам исследования в 2024 годы было опубликованы: 12 патентов, 69 статей, защищено 6 диссертаций. Задачи, поставленные перед сотрудниками кафедры в рамках выполнения НИР, полностью выполнены.
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Физиология и биохимия фототрофных и хемотрофных микроорганизмов
Результаты этапа: В 2025 году на кафедре микробиологии проведены научные исследования по следующим направлениям: экология микроорганизмов; изучение структуры, метаболизма, способности к разложению природных и неприродных полимеров; применение в здравоохранении; биотехнология. Проведены исследования микробных сообществ донных отложений Баренцева, Карского, Восточно-Сибирского морей и поиск их связи с зонами флюидоразгрузки и нефтедобычи. Идентифицированы ключевые гены, вовлеченные в метаболизм, выявлены множественные гены разложения алканов и полиароматических углеводородов. Проведены исследования бактериальных сообществ, ассоциированных с водорослями, растущими в прибрежной зоне Кандалакшского залива Белого моря вблизи ББС МГУ. Проведены исследования по разложению отходов из вспененного полистирола (ВПС). Получены данные о частичной деструкции отходов ВПС микробными сообществами. Проведена работа по поиску генов протородопсинов для возможного использования в офтальмологии. В рамках НИР по разработке средств для функциональных продуктов питания отобраны штаммы микромицетов, показана их активность в отношении глютена, изучена субстратная специфичность некоторых выделенных пептидаз. Обнаружены сериновые и металлопротеазы, которые потенциально могут обладать антикоагулянтными или тромболитическими свойствами. Предсказана протеаза с выраженным коллагенолитическим эффектом, который может превосходить соответствующую протеолитическую активность известной коммерческой коллагеназы Clostridium histolyticum. Проведены исследования образцов микробных сообществ внутренних помещений Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС). На МКС обнаружены дрожжи Rhodotorula mucilaginosa МКС Y-7. Проведено сравнение устойчивости к облучению родственных штаммов дрожжей, выделенных из различных источников. Проведены исследования по поиску новых антибиотических штаммов. Изучен представитель редкого рода стрептомицетов, штамм Krasilnikoviella sp. YRIIA5, выявлены генетические детерминанты его мультирезистентности к широкому спектру антибиотиков. Проведены работы по оптимизации условий культивирования штамма продуцента Боттромицина 2А для увеличения выработки целевого компонента. Исследован штамм редкого вида Nocardiopsis dassonvillei Тб8, продуцент нуклеозидного антибиотика Кахакамид A., впервые показан механизм действия через нарушение синтеза ДНК. Выделен, изучен и отсеквенирован штамм Streptomyces globisporus bja209, идентифицированы продуцируемые им антибиотики. Впервые для Диффероксамина А показана способность нарушать синтез ДНК. На основе анализа генома и транскриптомного анализа выявлены закономерности регуляции кластеров биосинтеза антибиотиков. Впервые показано, что нанокомпозиционные волокна с введенными антибактериальными добавками (бриллиантовый зеленый, мирамистин) подавляют Pseudomonas aeruginosa, что определяет возможность использования их в качестве биомедицинских материалов (текстиль, защитная одежда и маски, перевязочные средства и т.д.). Проведены работы по выделению и исследованию молочнокислых бактерий, пробиотиков и получению заквасок. Исследованы антиоксидантные свойства молочнокислых бактерий (МКБ) родов Lactiplantibacillus и Lacticaseibacillus. Получены данные по активностям антиоксидантных ферментов и регуляции кодирующих их генов у ряда аэротолерантных МКБ в условиях окислительных стрессов различной интенсивности и продолжительности. Изучен штамм Lacticaseibacillus rhamnosus КМ МГУ 529 - новый перспективный пробиотик. Впервые показана его потенциальная способность к детоксикации микотоксинов. Методом клеточной инженерии получен высокоактивный продуцент бактериоцина широкого спектра действия Lactococcus lactis ssp. lactis F-119, общая активность препарата увеличена на 31%. Из традиционных кисломолочных продуктов и природных образцов выделены культуры молочнокислых микроорганизмов. Проведена оценка разнообразия молочнокислых бактерий в составе микробных сообществ указанных образцов, их культивирование и выделение чистых культур микроорганизмов. Проведена оценка технологических характеристик выделенных штаммов. Проведены исследования по составлению стабильных сообществ разных групп молочнокислых бактерий. Изучены культуральные и физиолого-биохимические свойства отобранных штаммов, установлены их высокая антибиотическая активность, спектр антимикробного действия. Установлено, что совместное культивирование штаммов МКБ, особенно лактококков и лактобацилл, приводит к синергическому эффекту, повышая их метаболическую активность, антимикробные свойства и устойчивость. Проведены работы по формированию закваски прямого внесения для кумыса и кумысного продукта. Для полученных прототипов заквасок проведены промышленные испытания на производственной площадке, выработаны опытные партии продуктов. По результатам исследования в 2025 году опубликовано: 3 патента, 54 статьи, защищено 2 диссертации.
6 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Физиология и биохимия фототрофных и хемотрофных микроорганизмов
Результаты этапа: -
7 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. Физиология и биохимия фототрофных и хемотрофных микроорганизмов
Результаты этапа: -
8 1 января 2028 г.-31 декабря 2028 г. Физиология и биохимия фототрофных и хемотрофных микроорганизмов
Результаты этапа: -
9 1 января 2029 г.-31 декабря 2029 г. Физиология и биохимия фототрофных и хемотрофных микроорганизмов
Результаты этапа: -

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".