Физиология и биохимия фототрофных и хемотрофных микроорганизмов

Проведены работы по изучению ферментов антиоксидантной защиты и устойчивости к окислительным стрессам у анаэробных термофильных бактерий рода Moorella. Проведены эксперименты по изучению воздействия различных окислителей (в том числе пероксида водорода и параквата – источника супероксид-радикалов) и антиоксидантов на рост и метаболическую активность этих микроорганизмов при различных условиях культивирования. Продолжены работы по изучению антиоксидантных свойств молочнокислых бактерий (МКБ) рода Lactobacillus. Проведён анализ данных, полученных с помощью ПЦР в реальном времени, по регуляции около двадцати ключевых генов, ответственных за антиоксидантную защиту, а также за получение и преобразование энергии, в клетках аэротолерантных МКБ рода Lactobacillus (L. plantarum и L. rhamnosus) в условиях пероксидных стрессов различной интенсивности и продолжительности. Продолжены работы по изучению полного филогенетического состава сообществ микроорганизмов в окисленных и восстановленных донных осадках Баренцева, Карского морей и моря Лаптевых. Проведён филогенетический анализ коррозионно-активных микробных сообществ, которые развивались на поверхности титановых пластин, экспонированных в прибрежной зоне Белого моря. Эти сообщества включали сульфатредуцирующих (из порядка Desulfotomaculales), сероокисляющих, нитрифицирующих и ацидофильных железоокисляющих бактерий (из порядков Acidiferrobacterales, Acidithiobacillales) и архей (из порядка Thermoplasmatales). Продолжены работы по выделению активных накопительных и чистых культур сульфатредуцирующих бактерий и метаногенных архей из арктических бентосных прокариотических сообществ, их точной генетической идентификации, а также микробиологическому и биохимическому описанию. Проведено исследование в рамках разработки средства для функциональных продуктов питания. Было отобрано несколько перспективных видов микромицетов рода Aspergillus, активных в отношении глютена, а также подобраны оптимальные условия культивирования выбранных грибов на жидкой питательной среде и изучены их активности в подобранных условиях. В результате проведенного биоинфоматического поиска были отобраны следующие микромицеты: A. tubingensis, A. flavus и A. carbonarius. В результате проведенной работы была отработана методика анализа глютеназной активности, а также отобраны перспективные микромицеты. Продолжались исследования микробной биодеструкции нерастворимых ксенобиотиков (пластиковых отходов). Проведено комплексное изучение аэробных и анаэробных микробных сообществ различного происхождения (почвы, компоста, анаэробного ила очистных сооружений). Изучена антибиотическая активность грибов, ассоциированных с красными водорослями Odonthalia dentata и Phycodrys rubens. Установлено, что некоторые виды грибов подавляют развитие патогенной микробиоты. Продолжены исследования арктических морей и изучение микробных сообществ донных отложений Баренцева, Карского, Восточно-Сибирского морей и поиск их связи с зонами флюидоразгрузки. Также были отобраны образцы донных отложений в экспедиции в Баренцево и Карское моря по программе UNESCO-IOC Training-Through-Research TTR-23 и проведена их обработка. Исследована способность штаммов-продуцентов антибиотиков, выделенных из разных источников подавлять мультирезистентные условно-патогенные штаммы из группы ESKAPE, а также фитопатогенные штаммы бактерий и грибов. Проведены работы по отработке методик геномного редактирования штаммов - продуцентов. Проведен отбор перспективных штаммов молочнокислых бактерий и их комбинаций для создания функциональных молочных продуктов, получены 2 патента по внедрению выделенных из курунги новых штаммов в производство сыров. Из образцов национальных кисломолочных продуктов были выделены чистые культуры микроорганизмов в анаэробных условиях на специфических средах. С выделенными штаммами была проведена ферментация на молоке. Оценили способность культур к образованию сгустка и росту на молоке, провели оценку органолептических показателей продукта ферментации. Отобранные штаммы сохранили в замороженном состоянии при -80°С в 5%-растворе глицерина в качестве криопротектора. Проведено исследование свойств криогелей на основе поливинилового спирта (ПВС) на разные группы микроорганизмов. Изучено действие криогелей, нагруженных химическими соединениями, кислотами, фенолами и антибиотиками на бактерии. Провели оценку антимикробного потенциала ПВС. Установлено, что выделение веществ из криогелей происходит по механизму свободной диффузии. В моделях in vitro гели ПВС с кислотами и фенолами проявляли высокую антибактериальную активность. Также установлено, что нанокомпозитные гелевые материалы имеют перспективный биомедицинский потенциал и будут использоваться в качестве гелевых имплантатов для лечения инфицированных ран. Проведен комплекс экспериментов с целью выявления механизмов синергических действий гибридной наносистемы, включающей неорганические наночастицы (окислы железа) и органического лекарственного вещества – хлорамфеникола, на грамотрицательные и грамположительные бактерии. Обнаружен эффект «гашения» ингибиторного действия испытуемых гибридных наносистем предположительно органическими веществами, входящими в состав среды для выращивания тест бактерий. Есть предположение о «связывании» лекарственного вещества некоторыми белковыми фракциями питательной среды, используемой для культивирования тест-бактерий, что значительно повышало определяемые тест-концентрации МИК и МБК для испытуемых гибридных наносистем и тест бактерий. С целью изучения структурного разнообразия и распространения гликополимеров клеточных стенок (ГПКС) и использования их в таксономии, изучались представители группы коринеформных бактерий семейства Microbacteriaceae и Micrococcaceae (порядок Micrococcales). Продолжены исследования актинобактерий родов Rathayibacter (2 штамма), Clavibacter (2 штамма) и Arthrobacter (1 штамм). Полевыми и лабораторными экспериментам проведены и подтверждены объективность и адекватность первого и до сих пор единственного в мировой науке метода определения параметра здоровья почвенной экосистемы (ЗП). Подтверждена объективность требования о неукоснительном выполнении задекларированного в методе принципа «сравнения» (контроля!) при определении параметра здоровья почвенной экосистемы. Показано возможность использования для определения параметра здоровья почвенной экосистемы не только динамику эмиссии СО2, но и динамику эмиссии N2O и динамику численности КОЕ бактерий. Проведена работа по идентификации до вида штамма дрожжей, выделенного с поверхности оборудования РС МКС. Штамм с РС МКС был идентифицирован как Rhodotorula mucilaginosa МКС Y-7, и показал высокую резистентность к интраконазолу и флуконазолу, а также умеренную устойчивость к клотримазолу. Продолжено изучение и анализ закономерностей формирования структуры микробиома, его физиологической и биохимической активности, в уникальной искусственной экологической нише – Международной космической станции (МКС). Проведен комплекс мероприятий по разработке, подготовке и реализации целевых работ (ЦР) на борту МКС в период МКС-70 и МКС-71 по различным направлениям СЧ ОКР. По результатам выполненных ЦР на борту МКС проведена обработка и анализ полученных данных. Полученные в ходе ЦР научные и практические результаты не имеют аналогов. Впервые в мировой практике проводится многолетний системный мониторинг микробиоты в эконише гермозамкнутого обитаемого космического аппарата и ее влияния на конструкционные материалы.