Лаборатория биохимии и молекулярной биологии

Солиоз Марк Швейцария

Номер договора

14.Z50.31.0011

Период реализации проекта

2014-2016

Сайт лаборатории

Карначук Ольга Викторовна

По данным на 01.11.2022

Количество специалистов

научных публикаций

Объектов интеллектуальной собственности

Ионы тяжелых металлов токсичны для клеток, в то же время многие из них являются важными элементами для бактерий. Следовательно, организмы в процессе эволюции создали тщательно регулируемые системы гомеостаза металлов. Ученые лаборатории изучают гомеостаз меди и других металлов в анаэробных бактериях раннего эволюционного происхождения.

Название проекта: Нанопомпы для тяжелых металлов

Направления исследований: Выделение новых микроорганизмов – прокариот и эукариот, изучение механизмов устойчивости к тяжелым металлам и использование толерантных форм в биогеотехнологиях

Цель проекта:

Создание лаборатории биохимии и молекулярной биологии, специализирующейся на определении функций ионных насосов тяжелых металлов и других белков, вовлеченных в гомеостаз тяжелых металлов, а также развитие новых технологий нанодисков для изучения функций ионных насосов

Разработка технологий для экспрессии, очистки и изучения новых белков в широком масштабе

Создание технологии нанодисков и их применение к мембранным ионным насосам

Расшифровка геномов новых сульфатредуцирующих бактерий и анализ механизмов устойчивости к тяжелым металлам

Научные результаты:

Продемонстрирована ведущая роль сульфатредуцирующих Desulfovibrio в образовании сероводорода в отходах животноводства и разработаны пути борьбы с запахом на крупных животноводческих комплексах.
Разработана стратегия использования геномной информации для выделения в культуру минорных компонентов сообщества экстремофильных микроорганизмов.
Разработана стратегия и выделен в чистую культуру Candidatus Desulforudis audaxviator из подземной биосферы, рассматриваемый как возможный представитель экзопланетной жизни.
Выделены устойчивые к металлам микромицеты, участвующие в процессах биоминерализации в кислых шахтных дренажах.
Разработаны подходы для использования непрерывного культивирования для выделения ацидофильных микроорганизмов из кислых шахтных дренажей.
Выделены в чистую культуру новые уникальные экстремофилы из подземных вод.

Внедрение результатов исследования:

Проведение широкомасштабного (в пределах РФ) исследования микробиомов кишечника сельскохозяйственных животных (СЖ) и кисломолочных продуктов животного происхождения, полученных с привлечением инструментов гражданской науки (микробиологи-волонтеры). Информация о микробных сообществах и их метагеномах будет использована для целевого выделения штаммов-продуцентов и создания микробных консорциумов.

Выделена в чистую культуру термофильная спирохета с использованием метагенома (MAG). Этот организм составляет незначительную долю в микробном сообществе глубоких, водоносных горизонтов и не может быть выращен традиционными методами.
Определены возможные последствия избыточного роста СРБ в кишечнике человека.Им является превращение биодоступного железа в малорастворимые кристаллические сульфиды железа, вызывающие дефицит железа в организме. Потеря железа за счет образования нерастворимых сульфидов может происходить в проксимальном отделе желудочно-кишечного тракта.
Продемонстрирована ведущая роль сульфатредуцирующих Desulfovibrio в образовании сероводорода в отходах животноводства и разработаны пути борьбы с запахом на крупных животноводческих комплексах.
Разработана стратегия использования геномной информации для выделения в культуру минорных компонентов сообщества экстремофильных микроорганизмов.
Разработана стратегия и выделен в чистую культуру CandidatusDesulforudisaudaxviator из подземной биосферы, рассматриваемый как возможный представитель экзопланетной жизни.
Выделены устойчивые к металлам микромицеты, участвующие в процессах биоминерализации в кислых шахтных дренажах.
Разработаны подходы для использования непрерывного культивирования для выделения ацидофильных микроорганизмов из кислых шахтных дренажей.
Выделены в чистую культуру новые уникальные экстремофилы из подземных вод.

Образование и переподготовка кадров:

Разработка и чтение курсов лекций "Общая микробиология", "Биотехнология", "Экологическая микробиология", "Промышленная биология" в Томском государственном университете. Руководство научной работой студентов, магистрантов и аспирантов по специальностям "Микробиология", "Экология" и "Физиология растений", защищено 6 кандидатский диссертаций, последняя в 2017 г. Анциферов Д.В. "Выделение из кислых шахтных отходов и культивирование сульфатредуцирующих бактерий перспективных для образования сульфидов металлов". 03.02.03-микробиология.

Сотрудничество:

Совместный проект РФФИ "Разнообразие и активность сульфидогенных микроорганизмов и борьба с образованием сероводорода на полигонах бытовых и сельскохозяйственных отходов".

Совместные исследования с:

Биологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова;
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»;
Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН;
Фонд «Научно-технологический парк Новосибирского академгородка»;
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения РАН.

Скрыть Показать полностью

KARNACHUK O.V., FRANK Y.A., LUKINA A.P., KADNIKOV V.V., BELETSKY A.V., MARDANOV A.V., RAVIN N.V..

Domestication of previously uncultivated Candidatus Desulforudis audaxviator from a deep aquifer in Siberia sheds light on its physiology and evolution. ISME 2019, J 13, 1947-1959, doi:10.1038/s41396-019-0402-3 (IF=9.493, Q1)

KARNACHUK, O.V., LUKINA, A.P., KADNIKOV, V.V.,MARDANOV, A.V., RAVIN, N.V.

Targeted isolation based on metagenome-assembled genomes reveals a phylogenetically distinct group of thermophilic spirochetes from deep biosphere. Environmental Microbiologythis link is disabled, 23(7), pp. 3585–3598 (2021)

O.V. KARNACHUK, I.I. RUSANOV, I. A. PANOVA, M. A. GRIGORIEV, V. S. ZYUSMAN, E. A. LATYGOLETS, M. K. KADYRBAEV, E. V. GRUZDEV, A. V. BELETSKY, A. V. MARDANOV, N. V. PIMENOV, N. V. RAVIN

Microbial sulfate reduction by Desulfovibrio is an important source of hydrogen sulfide from a large swine finishing facility //Scientific reports. 2021. Vol. 11, № 1. Art. num. 10720.

KADNIKOV V.V., MARDANOV A.V., IVASENKO D.A., ANTSIFEROV D.V., BELETSKY A.V., KARNACHUK O.V., RAVIN N.V.

(2018) Lignite coal burning seam in the remote Altai Mountains harbors a hydrogen-driven thermophilic microbial community. Sci Rep 8, 6730 doi:10.1038/s41598-018-25146-9 (IF=4.011, Q1)

GLUKHOVA L.B., FRANK Y.A., DANILOVA E.V., AVAKYAN M.R., BANKS D., TUOVINEN O.H., KARNACHUK O.V.

Isolation, Characterization, and Metal Response of Novel, Acid-Tolerant Penicillium spp. from Extremely Metal-Rich Waters at a Mining Site in Transbaikal (Siberia, Russia). Microb Ecol.,2018, Nov;76(4):911-924. doi: 10.1007/s00248-018-1186-0. (IF=3.611, Q1)

I. A. PANOVA, O. P. IKKERT, M. R. AVAKYAN, D.S.KOPITSYN, A. V. MARDANOV, N. V. PIMENOV, V. A. SHCHERBAKOVA, N. V. RAVIN, O. V. KARNACHUK

Desulfosporosinus metallidurans sp. Nov., an acidophilic, metal-resistant sulfate-reducing bacterium from acid mine drainage //International journal of systematic and evolutionary microbiology. 2021. Vol. 71, № 7. Art. num. 4876.

O. V. KARNACHUK, O. P. IKKERT, M.R. AVAKYAN, Y. V. KNYAZEV, M. N. VOLOCHAEV, V. S. ZYUSMAN, V. L. PANOV, V. V. KADNIKOV A. V. MARDANOV, N.V. RAVIN

Desulfovibrio desulfuricans AY5 isolated from a patient with autism spectrum disorder binds iron in low-soluble greigite and pyrite //Microorganisms. 2021. Vol. 9, № 12. Art. num. 2558.

MARDANOV A.V., PANOVA I.A., BELETSKY A.V., AVAKYAN M.R., KADNIKOV V.V., ANTSIFEROV D.V., BANKS D., FRANK Y.A., PIMENOV N.V., RAVIN N.V., KARNACHUK O.V..

Genomic insights into a new acidophilic, copper-resistant Desulfosporosinus isolate from the oxidized tailings area of an abandoned gold mine. FEMS Microbiol Ecol,2016, 92(8) V 92 № 8 doi.org/10.1093/femsec/fiw111. (IF=4.098, Q1)

FRANK Y.A., KADNIKOV V.V., GAVRILOV S.N., BANKS D., GERASIMCHUK A., PODOSOKORSKAYA O.A., MERKEL A.YU., CHERNYH N.A., MARDANOV A., RAVIN N., KARNACHUK O.V., BONCH-OSMOLOVSKYAYA E.A..

Stable and variable parts of microbial community in siberian deep subsurface thermal aquifer system revealed in a long-term monitoring study. Front. Microbiol. 2016, 7: 2101. doi:10.3389/fmicb.2016.02101. (IF=4.165 Q1)

Пятница , 21.10.2022

Разработан новый метод ранней диагностики рака кишечника

Смотреть все

Вторник , 03.12.2019

4 фото

Смотреть все

Лаборатория, принимающая организация	Область наук	Город	Приглашенный ученый	Период реализации проекта
Центр интегративной структурной биологии (10) НИЦ «Курчатовский институт» - (Курчатовский институт)	Биология	Москва	Юсупов Марат Миратович Россия, Франция	2024-2028
Лаборатория эволюционной трофологии Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН - (ИПЭЭ РАН)	Биология	Москва	Энрике Жизберт Касас Испания	2022-2024
Лаборатория статистической мультиомики и биоинформатики Уфимский федеральный исследовательский центр РАН - (УФИЦ РАН)	Биология	Уфа	Прокопенко Инга Анатольевна Великобритания	2021-2023