Российская Академия Наук
Сибирское Отделение
 
 Главная
 История
 Дирекция
 Лаборатории
 Службы
 Конференции
 Отчеты института
 Научные достижения
 Проекты РНФ
 Публикации
 Патенты
 СМИ об институте
 Ресурсы библиотеки
 Научный стационар
 Совет молодых ученых
 Семинары
 Соленые озера (ISSLR)
 Коллекция светящихся микроорганизмов
 Конкурсы
 Диссертационный совет
 Вакансии
 Документы для скачивания
 Поиск по сайту
 Контакты


Rambler's Top100

Поддержка сайта - студия "Сертификат публикации"

 

Научные достижения 2002

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ВАЖНЕЙШИХ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

   Основное аккредитованное направление фундаментальных исследований Института <Биофизика и биотехнология живых систем, включая замкнутые искусственные и природные экологические системы, моделирование и прогноз их состояния>


Три темы НИР Института на период 2002-2006 гг. зарегистрированы во ВНТИЦентре с присвоением шифров государственной регистрации:
1. Биофизические основы функционирования природных экосистем (мониторинг, эксперименты и модели). Гос. рег. № 01.200117939.
2. Закономерности трансформации вещества и потоков энергии в биотехнологических системах и искусственных экосистемах, моделирующих природные процессы. Гос. рег. № 01.200117941.
3. Физико-химические механизмы функционирования биолюминесцентных систем. Гос. рег. № 01.200117940.

 

    2002 году Институт биофизики СО РАН в рамках данного направления Институт выполнял НИР по приоритетным направлениям фундаментальных исследований Российской Академии Наук:


4.1.5. Экспрессия генетической информации в клетке в бесклеточных условиях.
4.1.6. Механизмы действия ферментов и биотехнологические аспекты их применения.
4.1.7. Биоэнергетика. Фотосинтез.
4.1.12. Действие физических факторов на биологические системы. Радиобиология.
4.1.13. Физиология и биохимия микроорганизмов; использование микроорганизмов в биотехнологии.
4.1.14. Физиология растений. Фитобиотехнология.
4.1.15. Математические модели в биологии.
4.2.1. Структурно-функциональная организация водных и наземных экосистем; динамика популяций и механизмы устойчивости сообществ.
5.2.1. Исследования и мониторинг состояния природной среды; ресурсы морей России, Мирового океана, прогноз их изменений.


1.1. Важнейшие результаты 2002 года

В рамках утвержденных планов НИР по проблемам биофизики экосистем и физико-химической биологии получены следующие важнейшие результаты:

    Клонирована кДНК, кодирующая Са2+-регулируемый фотопротеин обелин из биолюминесцентного морского гидроида Obelia geniculata, определена ее нуклеотидная последовательность, по которой восстановлена аминокислотная последовательность белка. Показано, что среди исследованных к настоящему времени Са2+-регулируемых фотопротеинов, обелин из Obelia geniculata обладает наилучшими характеристиками как индикатор внутриклеточного кальция. Получены кристаллы белка и определена его пространственная структура с разрешением 1,8 A (Рис. 1). (гос. рег. № 01.200117940, РФФИ № 02-04-49419а, лаб.фотобиологии, к.б.н. Высоцкий Е.С.).Результат вошел в основные научные результаты СО РАН 2002 года.

    Рис. 1. Сравнение аминокислотной последовательности обелина из Obelia geniculata (верх) с последовательностями других Са2+-регулируемых фотопротеинов. Жирным шрифтом отмечены Са2+-связывающие сайты фотопротеинов. Кристалл обелина, дающий дифракцию 1.8 A (слева, внизу). Стерео изображение электронной плотности Tyr190 и целентеразина, демонстрирующее наличие двух кислородных атомов в С2-позиции субстрата (справа, внизу). Второй кислородный атом формирует сильную водородную связь (2.39 A) с гидроксильной группой Tyr190.

   Создана экспериментальная модель биологической системы жизнеобеспечения (БСЖО) с высокой устойчивостью и степенью замкнутости (более 95%) круговорота основных биогенных элементов (углерод, азот и др.), а также водо- и газообмена, за счет <биологического сжигания> несъедобных растительных отходов в почвоподобном субстрате (Рис.2). Модель предназначена для ведения экспериментально-теоретических исследований механизмов трансформации вещества и направленности массообменных процессов в биотехнических системах и искусственных экосистемах. (гос. рег. № 01.200117941, INTAS-ESA-99-0444, лаб. управления биосинтезом фототрофов, д.б.н. А.А.Тихомиров, совместно с лаб. экологической биотехнологии, д.ф.-м.н. Ю.Л.Гуревич и МЦ ЗЭС).

    Рис. 2. Схема массообмена в экспериментальной модели биологической системы жизнеобеспечения (БСЖО). Потоки веществ даны в г/сутки. Контур водообмена в системе показан широкими стрелками. Отдельно приведены величины потоков метаболитической воды.

    Показано, что в зависимости от способа восстановления субстрата бактериальной люциферазы - флавинмононуклеотида - соотношение между количеством жирной кислоты, образующейся в ходе реакции, и квантовым выходом в бактериальной биолюминесцентной реакции in vitro может существенно изменяться. Это соотношение составляет 3:1, 5.6:1 и 92:1 моль/моль при фотовосстановлении, ферментативном и химическом восстановлении флавинмононуклеотида, соответственно (Рис. 3). Результаты подтверждают существование темновых путей окисления алифатического альдегида в биолюминесцентной реакции и показывают, что этот путь начинает преобладать при недостатке восстановленного флавина в реакционной смеси. (гос. рег. № 01.200117940, лаборатория бактериальной биолюминесценции, к.б.н Н.А. Тюлькова, совместно с аналитической лабораторией, к.б.н. Г.С. Калачева).

    Рис. 3. Молярное соотношение между квантовым выходом (h?) и количеством образованной миристиновой кислоты (RCOOH) в биолюминесцентной реакции при разных способах восстановления флавинмононуклеотида (FMN). 1-фотовосстановленный FMN, 2-ферментативно восстановленный FMN, 3- химически восстановленный FMN.

    Определены нуклеотидные последовательности генов 16S рРНК в зимних пробах бактериопланктона двух водоемов бассейна Енисея. Обнаружены 16 новых массовых видов (клонов) бактерий (зарегистрированы как новые в международном банке генетических данных EMBL [http://www.ebi.ac.uk] под номерами: AJ320487, AJ320489, AJ344195 - AJ344208). Найдено 32 массовых вида некультивируемых бактерий, ранее обнаруженных в оз. Байкал, озерах Альп, Аляски и Антарктиды. Полученные данные свидетельствуют о глобальном распространении многих видов водных бактерий, что не имеет аналогов среди других эволюционно более молодых типов организмов (Рис. 4). Работа выполнена на базе Коллективного центра секвенирования СО РАН. (гос. рег. № 01.200117939, лаб. экспериментальной гидроэкологии, д.б.н. Гладышев М.И.). Результат вошел в основные научные результаты СО РАН 2002 года.

    Рис 4. Глобальное распространение некультивируемых видов бактерий, обнаруженных из анализа генов 16S рРНК в евтрофных водохранилищах бассейна Енисея.