Разработка технологии рационального и высокопродуктивного использования агро- и биоресурсов, их эффективной переработки и получения безопасных и качественных источников пищевых и не пищевых продуктов. Исследование возможностей микроорганизмов в технологиях создания биодоступного белка, рециклинга пищевых и непищевых отходов, разработки биоконсервантов и других ингредиентов, БАДов для поддержания микробиоты кишечника, таргетных препаратов, микробиологического пищевого производства и для получения функциональных smart-рецептов и рационов (промежуточный, этап 1)

Объектами разработки настоящего исследования являются микробиологические организмы для биотехнологических приложений в области пищевых производств. Целями первого этапа работы является исследование возможностей микроорганизмов в технологиях создания биодоступного белка, рециклинга пищевых и непищевых отходов,разработки биоконсервантов и других ингредиентов, БАДов для поддержания микробиоты кишечника, таргетных препаратов, микробиологического пищевого производства и для получения функциональных smart-рецептов и рационов. Согласно техническому заданию в ходе выполнения проекта на первом этапе были проведены следующие работы: 1) Разработка технологии создания биодоступного белка микробного происхождения для задач структурной биологии, которая включает в себя экспрессию, выделение и очистку белков, а также структурные исследования, чрезвычайно важные для определения качества целевого продукта (правильная сборка и олигомеризационное состояние белка, гомогенность образца, и т.д.). Подготовлен обзор литературы по применению метода рентгеновского и нейтронного малоуглового рассеяния (МУР) для биотехнологических приложений. В результате, сделан вывод о высокой эффективности МУР для решения задач по контролю сборки белковых комплексов, определению олигомеризационного состояния белка и гомогенности белкового раствора. Метод МУР применяется в том числе для исследования белков, важных в пищевой и агро промышленности, таких как липаза, фитаза, ксиланаза, амилаза, лизоцим и др; 2) Создание технологии рециклинга пищевых и непищевых отходов (биотехнологическим способом с применением промышленных микроорганизмов). Генно-инженерными методами создан набор цельноклеточных биосенсоров на основе клеток Bacillus subtilis и Escherichia coli для определения токсичности пищевых отходов и токсикологических исследований. Получен перспективный штамм на основе B. subtilis, способный к биодеградации токсичных углеводородов с гидразиновыми группами; 3) Создание ингредиентной базы для пищевой промышленности, в том числе биоконсервантов. Проведено исследование новых веществ (на основе напряженных углеводородов), перспективных как консерванты с использованием разработанного набора lux-биосенсоров; 4) Создание технологии получения биологически чистых средств защиты растений, биоудобрений, БАДов для поддержания микробиоты кишечника, витаминов и жизненно важных аминокислот. С целью разработки пробиотических штаммов проведено клонирование гена кодирующего полипептидную цепь меланоцитстимулирующего гормона. Получен продуцент меланоцитстимулирующего гормона на основе клеток E.coli BL21(DE3); 5) Разработка технологии производства таргетных препаратов, биологически активных препаратов и премиксов. Экспериментальным путем показано что MGL S3, генетически модифицированный белок, состоящий из MGL из Clostridium sporogenes, слитый с пептидом, подобным эпидермальному фактору роста (EGF), приводит к гибели раковых клеток четырех различных типов — нейробластомы, рака легких, молочной железы и толстой кишки. Мы показали, что наблюдаемая гибель раковых клеток, обработанных MGL S3, сопровождается заметным снижением активности ERK. Разработан препарат МГЛ-7D12 перспективный для терапии онкологических заболеваний. Подготовлена заявка на получение патента РФ («Химерный фермент на основе L- метионин-гамма-лиазы, слитой с VHH антителом 7D12 и фрагмент ДНК, кодирующий указанный фермент»). На основе обзора литературы по метаболизму железа сделаны выводы, что биологически активные препараты на основе ферритина потенциально могут улучшить существующие методы терапии; 6) Создание биржи промышленных пищевых микроорганизмов. В рамках разработки промышленных пищевых штаммов продуцентов создан вектор экспрессии, который позволяет включать и выключать экспрессию целевого гена во время инкубации клеток. Несколько векторов экспрессии для использования в клетках Escherichia coli были разработаны с использованием элементов системы чувства кворума типа LuxR/LuxI психрофильной бактерии Aliivibrio logei. Эти векторы содержат гены A. logei luxR2, luxI и LuxR2-регулируемый промотор, под контролем которого предполагается встраивать целевой ген. Сконструированные векторы экспрессии были протестированы с генами gfp, ardA и ardB. В максимуме мы получали целевой белок в количестве до 33% от общего количества клеточный белок. Данные штаммы будут использоваться при получении белковых ингредиентов для пищевой промышленности; 7) Cоздание базы данных функциональных smart-рецептов и рационов. Клонирован ген протеинглютоминазы с целью разработки продуцента данного фермента, необходимого при получении овсяного молочка для достижения гипоаллергенного эффекта. Все запланированные работы проведены в срок, достигнуты все намеченные индикаторы и показатели.