Биотехнологический потенциал метаболитов галофильных бактерий

Исследования последних лет показали, что экстремофильные микроорганизмы, обладающие высоким биотехнологическим потенциалом ввиду адаптации к различным факторам стресса, являются перспективными продуцентами возобновляемых и экологически чистых источников энергии, безопасных биоматериалов, новых лекарственных и парафармацевтических средств. Галофильные бактерии, по сравнению с другими группами экстремофилов, относительно мало задействованы в биотехнологическом использовании ввиду недостаточности данных о структурном разнообразии продуцируемых ими биополимеров, их физико-химических свойствах и биологической активности. Помимо прикладного аспекта, фокусное изучение полимеров солеустойчивых микроорганизмов является актуальным с точки зрения расширения фундаментальных знаний об их структурных особенностях и функциональной роли, в том числе в процессе галоадаптации. Понимание стратегий адаптации и выживания этих микроорганизмов открывает широкие перспективы их использования в устранении последствий загрязнения территорий и акваторий нефтью и другими ксенобиотиками, освоения непригодных для сельского хозяйства засоленных земель, а уникальные по строению и свойствам биополимеры могут быть востребованы в медицине, косметологии, нефтедобывающей и пищевой промышленности. Таким образом, проект ориентирован на развитие программы «Стратегии экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года» в аспекте актуальной проблемы обеспечения эко-биобезопасности качества окружающей среды, необходимого для благоприятной жизни человека и устойчивого развития экономики. В данном проекте планируется: (1) пополнение имеющейся в распоряжении научного коллектива коллекции галофильных микроорганизмов (выделенных из соленых озер Эльтон, Сасык-Сиваш, Карун) новыми штаммами из образцов соли и прибрежных почв озер Булухта и Боткуль (Волгоградская область) с последующей идентификацией; (2) скрининговые исследования по выявлению микроорганизмов-продуцентов экстраклеточных биополимеров, выделение и исследование структуры биополимеров полисахаридной природы (экстраклеточных полисахаридов (ЭПС) и липополисахаридов (ЛПС), а также других полимеров (полигидроксиалконоатов (ПГА), полиглутаминовой кислоты (ПГК)), характеристика физико-химических свойств биополимеров в аспекте биотехнологического применения; (3) оптимизация условий культивирования микроорганизмов-продуцентов биотехнологически-значимых биополимеров с целью повышения рентабельности получения целевых продуктов; (4) скрининг ферментативной активности выделенных бактерий, в том числе способности использовать нефть в качестве единственного источника углерода и энергии; (5) изучение биоремедиационного потенциала перспективных в этом отношении штаммов. Таким образом, в ходе реализации проекта будут охарактеризованы структурно-функциональные особенности биополимеров солеустойчивых микроорганизмов, рассмотрены перспективы практического использования выделенных биополимеров в различных областях народного хозяйства. Полученные в ходе реализации заявленного проекта экспериментальные данные будут иметь приоритетный характер и заложат основу для развития инновационных направлений в биотехнологии. Использование комплексного подхода в исследовании продукции ЭПС, ЛПС и других биополимеров в сочетании с изучением их структурных особенностей и физико-химических свойств может позволить продвинуться в понимании их роли в адаптации микроорганизмов к экстремальным условиям существования. Новизна предлагаемых исследований подтверждается данными проведенного наукометрического и библиометрического анализа.