Разработка научных основ получения и анализа практически ценных биопрепаратов, метаболитов и ферментов

Объектом исследования являются микроорганизмы; специфические физиолого-биохимические процессы; биосенсоры и биотопливные элементы. Цель - создание научных основ получения практически ценных биопрепаратов, ферментов и метаболитов для медицины, сельского хозяйства, ремедиации почвы, а также разработка современных аналитических методов оценки содержания продуктов микробного синтеза и компонентов окружающей среды. Для решения задач, поставленных в рамках НИР, использовались современные микробиологические, биохимические, биоэлектрохимические и биотехнологические методы. В ходе выполнения работы изучены пути регуляции сверхсинтеза (2R,3S)-изолимонной кислоты из эфироальдегидной фракции (отход спиртового производства) у дрожжей Yarrowia lipolytica; разработан способ получения этого продукта. Изучены спектры вторичных метаболитов грибов Armillaria mellea sensu lato (s. l.), выделенных на территории Сибири и в Крыму. В пуле метаболитов идентифицированы меллеолиды из класса сесквитерпеноидов с мощным фитотоксическим действием. Получены новые результаты в области физиологии и молекулярной биологии микроорганизмов, перспективных для биотехнологии. Выполнено секвенирование полного генома и транскриптома штамма Gordonia alkanivorans 135. Все ранее имеющиеся в литературе данные о дибензотиофен-катаболизирующих актинобактериях касались единственного известного у них пути деструкции, 4S-пути десульфуризации дибензотиофена (ДБТ), который контролируется генным кластером dsz. Мы впервые выявили и достоверно подтвердили, что штамм Gordonia утилизирует ДБТ, не имея генов dsz. С использованием пакета компьютерных программ GenMetPath, разработанного в ИБФМ, проведены расчеты энергетики окисления лактата различными микроорганизмами. Выделены новые штаммы мышьяк-устойчивых бактерий группы "силикатных бацилл" из золотоносного арсенопиритного минерального сырья. Созданы опытные образцы на основе ассоциаций термотолерантных микроорганизмов-нефтедеструкторов для очистки почв от нефтяных загрязнений в условиях резко континентального и жаркого аридного климата; продемонстрирована их эффективность в полевых испытаниях на полигоне ТОО «К-Курылыс” (Республика Казахстан). У представителей рода Achromobacter обнаружен новый оксидазный путь деградации соединений с С-Р связью, выявлена гомология входящих в него ферментов с монооксигеназами морских деструкторов фосфонатов, получены экспрессионные векторы, содержащие гены указанных оксидоредуктаз. Разработаны процессы культивирования продуцентов мутантных форм эндоглюканазы 2 Penicillium verruculosum; получены ферментные препараты и исследованы их свойства. Получен новый рекомбинантный штамм-продуцент гетерологичной танназы из Aspergillus niger; фермент выделен в гомогенном виде, исследованы его свойства. Исследованы электрохимические свойства графитовых электродов, модифицированных композитом на основе ПЭДОТ:ПСС и терморасширенного графита в сочетании с клетками и мембранными фракциями Gluconobacter oxydans. Впервые проведено исследование безмедиаторного электрокаталитического окисления глюкозы мембранными фракциями G. oxydans, иммобилизованными в исследуемом композите. Разработан новый проводящий композит для сохранения активности клеток G. oxydans в составе биосенсора в течение 120 суток. Поставленные на заключительном этапе задачи решены полностью. По теме НИР опубликовано 29 статей (из них – 20 в зарубежных журналах), 5 глав в книгах, 1 патент. Материалы работ представлены на российских и международных конференциях (24 тезисов). Результаты проведенных исследований могут быть в дальнейшем использованы для опытно-технологических работ, направленных на создание промышленных технологий получения практически ценных биопрепаратов, метаболитов и ферментов.