Основные результаты в области микробиологии, полученные в 2020 г.

На основании изучения генетических характеристик (регионы рДНК: 

18S, ITS, D1/D2 домены LSU; гены: tef1a, rpb1) и физиологических свойств культур из фонда Всероссийской коллекции микроорганизмов ИБФМ РАН подготовлены и опубликованы описания 4 новых видов дрожжей: Candida pellucida, Heterocephalacria septentrionalis, Vishniacozyma phoenicis и Yamadazyma cocois (Качалкин А.В.,Томашевская М.А.).

• В результате таксономического исследования актинобактерий рода Rathayibacter, включая анализ полных геномов, выявлено 12 новых видов в составе рода, содержащего в настоящее время 8 валидно описанных видов, в том числе, обнаруженных более 100 лет назад. Представители новых видов выделены из свежих и гербарных образцов здоровых и пораженных нематодами растений, собранных в различных регионах страны и мира. В числе важных результатов работы – доказательство принадлежности к новым видам штаммов с высоким уровнем сходства по генам 16S рРНК (до 99.8%) (Евтушенко Л.И., Дорофеева Л.В., Тарлачков С.В.).

• Выявлены и проанализированы гены микробных родопсинов у актинобактерий семейства Geodermatophilaceae - группы прокариот, обычно обнаруживаемых в засушливых местах обитания с высоким уровнем солнечной радиации. Из более 50 геномов Geodermatophilaceae, депонированных в GenBank, гены родопсинов найдены в геномах 29 штаммов 4-х родов (Blastococcus, Geodermatophilus, Klenkia и Modestobacter), а также в геномах 13 отсеквенированных культур из фонда ВКМ. Филогенетический анализ и анализ аминокислот в ключевых позициях выявил две группы белков: DTE-группа (родопсины, предположительно выполняющие функции протонных насосов) и NDQ-группа (предположительно натриевые насосы). Филогенетический анализ и  наличие замены высококонсервативного триптофана на фенилаланин в положении 182 позволили выделить две подгруппы в составе DTE-группы. Выявлено не менее 4 новых видов среди изученных штаммов родов Blastococcus и Modestobacter (Тарлачков С.В., Евтушенко Л.И.)

Основные результаты в области биотехнологии, полученные в 2020 г.

• Cозданы прототипы биотопливных элементов на основе четырех типов биокатализаторов (бактерии Gluconobacter oxydans, их мембранные фракции, дрожжевые клетки Pichia angusta и фермент глюкозооксидаза). Для каждой комбинации осуществлен выбор эффективного медиатора электронного транспорта. Разработаны методики модификации электродов различными композитами проводящих гелей, биокатализаторов и наноматериалов. Установлено, что наибольшая эффективная мощность микробного биотопливного элемента достигается при использовании клеток Gluconobacter oxydans, смешанных с полимером ПЭДОТ:ПСС, модифицированным диметилсульфоксидом. Назначение и область применения биотопливных элементов - источники питания для имплантируемых устройств, маломощных аналитических систем. (Решетилов А.Н., Китова А.Е., Тарасов С.Е., Плеханова Ю.В., Быков А.Г.)

• Впервые создана биотехнологически значимая гомологичная система экспрессии для антимикробного белка, имеющего высокую биомедицинскую ценность (ранее полученной и исследованной бактериолитической протеазы Lysobacter capsici VKM B-2533^T).  Препарат является мощным стафиллолитическим ферментом, эффективно лизирующим клетки клинического изолята S. aureus 55 (MRSA), а также Micrococcus luteus. Основной проблемой, затрудняющей  использование бактериолитических ферментов в медицине, является отсутствие удачных экспрессионных систем. Для разработки системы экспрессии впервые в качестве экспреccионного штамма использовались клетки Lysobacter и установлен фаговый промотор, распознающийся РНК-полимеразой Lysobacter (Васильева Н.В., Афошин А.С., Кудрякова И.В.).

• С применением биохимического, транскриптомного и биоинформатического подходов исследованы молекулярные механизмы деградация холестерина и литохолевой кислоты актинобактериями Nocardioides simplex ВКМ Ас-2033D. Среди интермедиатов окисления боковой цепи впервые выявлены холест-5ен-26-оевая и 3-оксохолеста-1,4-диен-26-оевая кислоты. Полнотранскриптомный анализ позволил выявить наборы генов, запускающие каскад реакций окисления холестерина и литохолевой кислоты, особенности кластерной организации генов катаболизма этих стероидов. Выявлен ранее неизвестный транскрипционный фактор, регулирующий катаболизм холевых кислот у актинобактерий. Результаты вносят вклад в представление о разнообразии путей катаболизма стеринов и холевых кислот у актинобактерий и могут быть использованы при создании микробных катализаторов для экологической и промышленной биотехнологии (Донова М.В., Фокина В.В., Брагин Е.Ю., Лобастова Т.Г., Шутов А.А.).