Структурно-функциональные особенности коммуникативных взаимоотношений про- и эукариотов и их взаимодействий с биологическими рецепторами

Целью планируемых экспериментальных исследований в целом является получение новых знаний о молекулярных основах и механизмах функционирования исследуемых систем с оценками их значения для агробиотехнологии, медицины и ветеринарии. В их число входят ассоциации микроорганизмов с растениями и грибами, а также модельные системы животных клеток, изучаемые с применением микробиологических, биохимических, биоинформатических и развиваемых на основе нанобиотехнологий оригинальных иммунохимических методов. Будут развиты иммунохимические методы анализа физиологически активных метаболитов с применением антител, полученных с использованием адъювантных свойств наночастиц золота, и фаговых миниантител. Их научно-практическая значимость определяется востребованностью и высокой эффективностью этого инструмента в планируемых по данной теме НИР исследованиях и перспективами переноса лабораторного использования диагностики на основе нанотехнологий в клиническую лабораторную практику. Будут проведены биоинформатические исследования белков и гликопротеинов почвенных бактерий, определяющих их активность в ассоциациях с растениями и биоремедиации окружающей среды. Изучение доменной организации и молекулярное моделирование 3D-структур белковых комплексов позволит прояснить особенности функционирования соответствующих ферментных систем, в том числе, регулирующих экспрессию жизненно важных генов бактерий рода Azospirillum, а также впервые получить 3D-модели филаментов, образующих флагеллярные и пилеподобные структуры почвенных бактерий, с учетом их гликозилирования. Будут проведены сравнительные исследования с целью отбора наиболее перспективных штаммов бактерий рода Azospirillum для их использования в агробиотехнологиях, направленных на улучшение роста и продуктивности культурных злаков. Будут проведены исследования, имеющие целью выявить присутствие бактерий рода Rothia в семенах, проростках и суспензионных культурах растений и оценить их роль в качестве возможного истинного эндосимбионта, чья научно-практическая значимость определяется также возможным адаптационным и рост-стимулирующим для растений потенциале представителей рода Rothia. Будет проанализирован синергетический эффект совместного применения иммобилизованных бактерий родов Azospirillum, Bacillus и Pseudomonas на устойчивость растений томата к неблагоприятному воздействию абиотических и биотических стрессов. Будут получены новые данные об адаптационном потенциале симбиотических систем с бактериями рода Azospirillum, а также с базидиальными макромицетами, о функционировании и роли ферментных систем и метаболитов симбионтов, вовлеченных в становление ассоциаций. Для штаммов азоспирилл, отнесенных к категории PGPR – стимулирующих рост растений ризобактерий – будет оценена роль их гликополимеров в формировании ответных биохимических и морфогенетических реакций культуры растительных клеток, что может быть использовано для создания новых классов биоактивных гликоконъюгатов с целью повышения устойчивости и биопродуктивности растений. Будет проведен поиск генетических последовательностей, кодирующих ферменты разрушения клеточной стенки растений, что позволит оценить роль внеклеточных бактериальных ферментов в формировании растительно-микробных ассоциаций. Будет исследована биологическая активность новых синтетических гетероциклических соединений и биомакромолекул, выделенных из ризобактерий и ксилотрофных базидиомицетов. Будет исследовано влияние лектинов азоспирилл на содержание аскорбиновой кислоты и фотосинтетических пигментов, изменение устьичного аппарата в проростках пшеницы в условиях негативного воздействия абиотических стрессов. Будут получены оценки действия биополимерных нанокомпозитов соединений селена, а также метаболитов бинарных бактериально-грибных культур макромицетов и бактерий рода Azospirillum на физиолого-морфологические и биохимические показатели растений пшеницы. Будет исследовано влияние донора монооксида азота и ингибитора NO-синтазы на лигнинолитическую способность ксилотрофных базидиомицетов. Будут выяснены особенности метаболизма грибных клеток в вегетативном мицелии и генеративных образованиях (примордии и плодовые тела) посредством сравнительного анализа транскриптомов данных мицелиальных структур. Будет проведено исследование микосинтеза наночастиц меди с использованием культур базидиальных грибов, их культуральных жидкостей и мицелиальных экстрактов. Будут оценены функциональные особенности взаимодействия макромицетов с наноструктурированными углеродными материалами с целью выявления потенциала их использования в качестве ростостимуляторов.