Разнообразие и специфика форм генераторов энергии у микроорганизмов-экстремоалкалифиловНИР

Diversity and singularity of energy generators in extremoalkaliphilic microorganisms

Соисполнители НИР

ФИЦ Биотехнологии РАН Соисполнитель

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 15 марта 2017 г.-30 декабря 2017 г. Разнообразие и специфика форм генераторов энергии у микроорганизмов-экстремоалкалифилов
Результаты этапа: Проведена поисковая работа, направленная на выявление натрийперекачивающих генераторов энергии в культуре нового вида натронобактерий, имеющих по систематическому положению отдаленное родство с бактероидетами. По полученный геномной информации проведен скрининг генома нового вида натронобактерии на возможное присутствие в нем генов натриевых насосов. Среди обнаруженных генераторов энергии нами обнаружен натрийперекачивающий представитель, протеородопсин, и выполнен углубленный анализ последовательности его гена с поиском характерных мотивов, определяющих ионную специфичность найденного генератора энергии. При исследовании многообразных дыхательных путей у новой факультативно анаэробной экстремотермофильной бактерии Melioribacter roseus - представителя недавно предложенного нового бактериального семейства, Melioribacteraceae, входящего в новый таксон, тип Ignavibacteriae (группа Chlorobi-Bacteroidetes-Ignavibacteriae) - показано, что бактерия характеризуется наличием энергопреобразующих дыхательных путей аэробного и анаэробного типов. Показано, что аэробная дыхательная цепь бактерии представлена комплексом I, альтернативным комплексом III и множественными вариантами комплекса IV, представленными цитохромоксидазами неканонического cc(o/b)o3-типа, канонического cbb3-типа и хинолоксидазой bd-типа. Ранее цитохромоксидазе неканонического cc(o/b)o3-типа приписывали только функцию детоксикации кислорода, но не участие в истинном кислородном дыхании. В нашей работе впервые показано, что организм способен к дыханию на кислороде и продемонстрировано участие этого фермента в аэробном дыхании. При анаэробном режиме культивирования бактерий в присутствии As (V) выявлена индукция двух новых арсенатредуктаз, являющихся молибдоензимами Ttr- и Psr/Phs-типов, отличными от известных ранее арсенатредуктаз Arr-типа. Полученные данные указывают, что молибдоензим Psr/Phs-типа является наиболее вероятным участником анаэробного дыхания. В рамках подготовки обзорной работы по исследованию патогенеза рассеянного склероза проведено теоретическое исследование механизма образования активных форм кислорода и оксида азота в тканях больных, а также индукции повреждений дыхательных комплексов митохондрий, оказавшихся в экстремальных условиях, вызванных течением самого заболевания.
2 15 января 2018 г.-29 декабря 2018 г. Разнообразие и специфика форм генераторов энергии у микроорганизмов-экстремоалкалифилов
Результаты этапа: Штамм экстремальных гипергалоалкалифильных бактерий Омега из уникального гиперсоленого содового озера Кулундинской степи (Алтай, Россия) выделен в чистую культуру и описан нами как кандидат на новый род и вид “Cyclonatronum proteinivorum”. Организм идентифицирован как новая глубокая филогенетическая ветвь в недавно описанном типе бактерий Balneolaeota. Необычной является экологическая ниша новых представителей бактерий. Они являются неотъемлемым гетеротрофным спутником гало-алкалифильных донных филаментных цианобактерий. Изолят является облигатным алкалифилом с диапазоном рН роста от 8,5 до 10,5 (с оптимумом при рН 9,5–10) и умеренно толерантным к соли с диапазоном концентраций общего Na+ от 0,3 до 3 М (с оптимумом при 1 М). У штамма выявлен новый тип энергосопряжения, основанный на использовании ионов натрия. Показано, что в натриевом энергосопряжении ведущую роль играет родопсиноподобный первичный натриевый насос, преобразующий энергию солнечного света в градиент ионов натрия на мембране. Исследование гена родопсиноподобного белка в штамме Омега показало, что обнаруженный хромофорный белок образует отдельную ветвь в семействе недавно открытых протеородопсинов, перекачивающих ионы натрия. У другого нового представителя экстремогалоалкалифилов, литоавтотрофной натроноархеи Natronolimnobius sulfurireducens AArc1, также выделенной из содовых озер Кулундинской степи, на целых клетках найден родопсиноподобный пурпурный пигмент. При использовании импульсной спектроскопии обнаружено, что архебактериальный родопсин относится к пигментам «быстрого типа». Исследование зависимости показателя рН среды инкубации штамма AArc1 от засветки позволило установить, что обнаруженный родопсин является светозависимым протонным насосом. Для изучения активности родопсиноподобных пигментов в клеточных суспензиях нами разработан метод с применением техники "холодного" света, показавший, что клетки штамма Омега осуществляют светозависимый экспорт ионов натрия, а штамма AArc1 - ионов водорода. Для изучения свойств натриевых и протонных генераторов энергии в биологических образцах нами разработано специальное программное обеспечение и подготовлена патентная заявка на него. Все полученные результаты являются абсолютно новыми и опубликованы в международной печати.
3 14 января 2019 г.-30 декабря 2019 г. Разнообразие и специфика форм генераторов энергии у микроорганизмов-экстремоалкалифилов
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".