Ферментация Pseudomonas putida в биореакторах

Отключение генетических систем у Pseudomonas putida PCL1760, отвечающих за фитнес штамма в ризосфере, улучшает ростовые характеристики в биореакторе. Снижение мобильности, угнетение биопленок делает геноредактированный штамм неконкурентным в природе.

[Frolov M., Kungurov G.A., Valiakhmetov E.E., Gogov, A.S., Trachtmann N.V., Validov S.Z. Construction of the Pseudomonas putida Strain with Low Motility and Reduced Biofilm Formation for Application in Fermentation. Fermentation, 2024, 10, 606. https://doi.org/10.3390/fermentation10120606].

Бактерии рода Pseudomonas относят к наиболее перспективным объектам биотехнологии. Помимо широкого распространения в окружающей среде штаммы псевдомонад могут обладать одним или несколькими полезными свойствами – способностью подавлять фитопатогены, положительно влиять на рост и развитие растений, а также индуцировать в них собственные механизмы защиты от различных неблагоприятных факторов.

Pseudomonas. putida, являясь безопасным хозяйственно-ценным биопродуктом, имеет и другие достоинства: широкий спектр потребляемых субстратов, надежные методы трансформации ДНК, большое количество секвенированных геномов.

В лаборатории МГММ ФИЦ КазНЦ РАН проводится разработка рекомбинантного штамма на основе Pseudomonas putida PCL1760 для биокаталитической трансформации ароматических производных лигнина. Установлена полная нуклеотидная последовательность штамма. P. putida PCL1760 – отличный кандидат для ферментации.

Новые знания о влиянии паразитического гриба Fusarium oxysporum на растения

Ученые трех научных центров – лаборатории молекулярно-генетических и микробиологических методов (МГММ) ФИЦ КазНЦ РАН, Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгарта РАН и Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН – исследовали, как организация генома паразитического гриба Fusarium oxysporum (Fox) связана со специфичностью к растению-хозяину. Впервые установлено, что более широкий круг растений-хозяев одного из изучаемых штаммов не может быть объяснен известными на сегодняшний день набором эффекторных белков.

[https://doi.org/10.3390/jof11020140
Ernest Nailevich Komissarov, Roderic Gilles Claret Diabankana, Inna Abdeeva, Daniel Mawuena Afordoanyi, Sergey Vladimirovich Gudkov, Ekaterina Mikhailovna Dvorianinova, Sergey Alexandrovich Bruskin, Alexey Alexandrovich Dmitriev and Shamil Zavdatovich Validov. Genomic Differences Between Two Fusarium oxysporum Formae Speciales Causing Root Rot in Cucumber // J. Fungi 2025, 11, 140].

Из миллиона описанных видов только 8000 являются фитопатогенными, однако эти микроорганизмы значительно и ощутимо снижают продуктивность современного мирового растениеводства. Fusarium oxysporum (Fox) является одним из распространенных фитопатогенных видов грибов, вызывающих заболевания растений в открытом грунте и теплицах. Особенностью этого микромицета является узкая специализация на растении-хозяине, а именно штаммы, патогенные к одному виду растений, за редким исключением не поражают неродственные виды растений. Огромное количество описанных форм F. oxysporum, поражающих сельскохозяйственные и декоративные культуры (гниение корней и сосудистое увядание), указывает на быструю эволюцию этих штаммов к паразитированию на новых видах растений.

Авторским коллективом трех ведущих научных центров изучены геномные различия между двумя формами Fox, чтобы понять, как они влияют на их специализацию к растению-хозяину. В работе сравнивали два штамма: Fusarium oxysporum f.sp. radicis-cucumerinum (Forc) V03-2g и Fusarium oxysporum f.sp.  radicis-lycopersici (Forl) ZUM2407. Первый выделен из инфицированных растений огурца, второй – из инфицированных растений томата.

Специфичность Fox к хозяину связана с эффекторными белками, известными как секретируемые в ксилеме (SIX). Эти гены связаны с неавтономным мобильным элементом миниатюрной импалы (mimp), обычно распределенным на дополнительных хромосомах. Паттерн mimp, связанный с эффекторными генами, использовался для прогнозирования профилей кандидатов-эффекторов, характерных для Fox formae speciales.


Оценка развития заболевания на двух сортах огурца, вызванная штаммами Forc V03-2g и Forl ZUM2407: красные стрелки – симптомы выпревания (А) и корневых гнилей (В)

В этом исследовании продемонстрирована патогенность штаммов Fusarium oxysporum f.sp. radicislycopersici (Forl) ZUM2407 и Fusarium oxysporum f.sp. radiciscucumerinum (Forc) V03-2g в общем растении-хозяине (огурце) и проведено сравнение их геномов. В геноме Forl ZUM2407 отсутствуют шесть генов и их гомологов, в отличие от Forc V03-2g.


Диаграмма собранных геномов фитопатогенных штаммов Forl ZUM2407 (оранжевый) and Forc V03-2g (зеленый): (А) хромосомы (черные края обозначают наличие теломерных участков); (В) распределение генов на хромосмах; (С) распределение повторяющихся последовательностей; (D) распределение потенциальных эффекторных генов; (Е) серые линии представляют выравнивание гомологичных хромосом между двумя штаммами

Ученые показали, общее количество элементов mimp в геноме Forl ZUM2407 будет в три раза меньше, чем у Forc V03-2g (10 и 36 копий соответственно). Паттерн распределения mimp в Forl ZUM2407 полностью отличаеся от того, который присутствует в Forc V03-2g. Анализ профиля потенциального эффектора не предсказал, что Forl ZUM2407 способен инфицировать растения огурцов, как Forc V03-2g. Поэтому предполагается, что Forl ZUM2407 имеет другой тип организации генома, связанный с патогенностью, чем эффекторный профиль не может быть описан с использованием подхода на основе mimp.

Сотрудники лаборатории МГММ ФИЦ КазНЦ РАН убеждены, что эта теоретическая работа имеет значительный практический интерес, поскольку гены эффекторных белков, необходимых для патогенеза, являются идеальными маркерами для идентификации фитопатогенных штаммов на фоне большого количества почвенных безвредных штаммов рода Fusarium. Штаммы грибов-паразитов, которые очевидно содержат гены неизвестных ранее белков-эффекторов, могут быть благодарным объектом для получения новых маркеров фитопатогенности у грибов рода Fusarium.

12-я Международная научно-практическая конференция «Защита растений от вредных организмов»

12-я Международная научно-практическая конференция «Защита растений от вредных организмов» состоится 16-20 июня 2025 г. в Кубанском ГАУ по адресу: г. Краснодар, ул. Калинина, 13.

Организатор мероприятия – Российская академия наук, Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина», Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений», Федеральное государственное бюджетное научное учреждение, «Федеральный научный центр биологической защиты растений», Министерство сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края, Русское энтомологическое общество,ООО «Инновационный центр защиты растений».

Крайний срок подачи заявки по электронной почте – 30 апреля 2025 г., тезисов и справок об оригинальности материалов – 16 мая 2025 г.

Все подробности в прилагаемых документах.

1-е_информационное_сообщение_2025
ЗАЯВКА_Участника
ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ
ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ

25 января 2025 года в Государственном Кремлевском дворце состоялось торжественное празднование 270-летия Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова

Предлагаем вашему вниманию воспоминания младшего научного сотрудника лаборатории МГММ, аспиранта А.Ю. Суханова об учебе в МГУ им. М.В. Ломоносова1

СКАЗ АРТЕМИЯ ЮРЬЕВА СЫНА ИЗ РОДА СУХАНОВЫХ ПРО ЖИТИЕ УНИВЕРСИТЕТСКОЕ

В году 2013 от Рождества Христова в Университете государственном, что в Москве – стольном граде находится, ректор Виктор Антонович свет Садовничий порешил, что нуждается страна в факультете биотехнологическом. Чтобы приходили юноши и девицы со взглядом горящим, учились наукам инженерным да биологическим, а опосля промышленность в стране вперед двигали. И постановлено было, что будет факультет сей с научными институтами сотрудничать.

На юге же Московской волости и почти на границе с Тульской, на берегу Оки реки находится славный наукоград Пущино. Сей град был невелик, да и не слишком стар, но известен своими учеными институтами, коих в городе было целых 9 – 8 биологических и 1 астрономический. Факультет биотехнологический порешал, что студенты их будут дипломы писать только в Пущино, чтобы поддержать науку отечественную.

И существует так факультет биотехнологический уже много лет. Но история сия начинается в году 2016, когда Артемий Юрьев сын из рода Сухановых покинул отчий дом в северном граде Архангельске и направил стопы свои в стольный град, где поступил в университет Московский, на факультет биотехнологический, о коем выше сказано.

Поступив в университет столичный, начал изучать Артемий науки разные, биологические и химические. Да узнал он, что учеба на факультете том непросто была устроена. Девять месяцев учились юноши да девицы в Москве – стольном граде, а опосля отправлялись в Пущино – град научный, чтобы трудами праведными успехов на ученом поприще добиваться. Так и попал в году 2017, в месяце июне Артемий в Пущино и впечатлился. Ибо в городе том окромя институтов научных да напитков хмельных ничего и не было.

Так прошли-протянулись два года. Поработал Артемий с грибами-плесенями, из далеких теплых стран привезенными, а на курсе третьем порешил, что хочет он писать диплом в Пущино-граде, в институте с названием сложным ИФХИБПП2, в лаборатории, что занималась мерзлотой вечной, откуда организмы разные выделялись возрастом аж до миллиона лет. Поговорил он с людьми просвещенными, что учить его взялись, и постановили они, что будет Артемий заниматься бактерией особенной, в Сибири найденной. Так ее и называли – Exiguobacterium sibiricum.

Бактерию сию особенную в годы давние нашли в мерзлоте вечной, нашли, да и отложили. А потом ученые заморские американские изучили ее, и выяснили, что в геноме содержит она белок необычный, родопсином называемый. Непростой, потому как на свет реагировал. Ежели на него посветить, начинал протоны выкидывать, а как света нет, так сразу процесс и останавливается. И задумались мужи ученые, для чего же он бактерии той в мерзлоте понадобился, неспроста ведь он там оказался.

И поручено было Артемию придумать, где еще такой белок чудный найти да понять, вдруг закономерность проявится – откуда образец берется и есть ли в нем белок родопсиновый. Да только по итогам работы долгой получилось, что не находится бактерия эта нигде больше, окромя одной точки единственной, с территории едомой называемой.

Не остановился Артемий на этом, и коль найти в других местах бактерию эту не удалось, решил узнать хоть, для чего же ей белок родопсиновый нужен. И предположил он, что когда бактерия замерзать начинает, да веществ органических питательных ей не хватает, генерирует она белком родопсиновым энергию, чтобы не помереть раньше срока положенного.

И началась работа трудная да путь долгий. И собрал Артемий аппарат, чтобы культуру светом зеленым освещать да смотреть, как меняться экспрессия будет. И растил он бактерию и в кислотах, и в щелочах, и в солях, и на среде голодной, и на среде богатой. И собрал он проб много, и повез в Москву – стольный град, в Институт химии биоорганической, в лабораторию, где белком тем родопсиновым занимались люди ученые много лет подряд, и публикаций по теме написали изрядно. И выяснили они трудом совместным, что экспрессируется белок всего лучше тогда, когда на клетку свет падает, да веществ питательных не хватает. А pH и соленость лучше в норме сохранять, как в водице речной чистой.

И решил Артемий узнать, а что с культурой случится, если удалить белок этот, да заставить ее в непростых условиях расти. Может случится, что помрет она, и докажет Артемий тогда функцию родопсиновую, что резервным генератором служит, чтобы клетку спасать от смерти скорой, когда вещества питательные заканчиваются.

Обошел все Пущино Артемий, и никто ему помочь не смог. Тогда сказала ему научник его: «Возьми вещи свои, и культуру свою, и поезжай в славный град Казань, что на берегу Волги реки стоит. Там найдешь друга моего, Шамиля Завдата сына из дома Валидовых, он-то тебе и поможет с бедой твоей». И поехал Артемий в Казань, и нашел Шамиля Завдата сына из дома Валидовых, и удалили белок родопсиновый.

Да только покуда ездил Артемий в Казань град, подошел срок работу сдавать научную магистерскую3. Защитился он на «отлично», и получил за это диплом красный, и медаль золотую, и Виктор Антонович свет Садовничий руку пожимал Артемию лично.

Суханов Артемий

1Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (с 1755 по 1917 гг. – Императорский Московский университет) – первый классический университет России, один из центров российской науки и культуры, расположенный в Москве. C 1940 г. носит имя Михаила Васильевича Ломоносова. Университет включает в себя 15 научно-исследовательских институтов, 43 факультета, более 300 кафедр и семь филиалов (в их числе шесть зарубежных – пять в странах СНГ и один в Словении). С 1992 г. ректором МГУ является академик Виктор Антонович Садовничий, советский и российский математик, деятель российского высшего образования.

2Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения

3Полная версия диплома доступна по запросу

Конференция «Наука, техника и инновационные технологии в период Возрождения новой эпохи могущественного государства»

Международная научная конференция «Наука, техника и инновационные технологии в период Возрождения новой эпохи могущественного государства» пройдет в гибридном формате 12-13 июня 2025 года в г. Ашхабад.

Организатор мероприятия – Академия наук Туркменистана.

Срок подачи заявок и других документов на участие в конференции – до 31 марта 2025 г.

Все подробности в прилагаемом  информационном письме.

Экспресс-методы отбора перспективных микроорганизмов

Авторский коллектив лаборатории МГММ (Ш.З. Валидов, И.А. Дегтярева, Е.Ю. Шульга, Г.Ф. Рахманова, Б.Р. Исламов) в рамках Государственного задания подготовил и издал в издательстве «Логос-Пресс» монографию «Селекция микроорганизмов – агентов биологической защиты растений».

В книге рассмотрен широкий спектр вопросов, связанных с теоретическим и практическим подходом к диагностике перспективных штаммов с биозащитными свойствами и созданию на их основе полифункциональных биопрепаратов. Предложен обстоятельный анализ публикаций, имеющих непосредственное отношение к различным аспектам затронутой проблемы.

II Международная научно-практическая конференция «БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫ И ПРИЕМЫ БИОЛОГИЗАЦИИ В СОВРЕМЕННОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ»

29 ноября 2024г в рамках празднования 105-летия Института агробиотехнологий и землепользования Казанского государственного аграрного университета состоялась II Международная научно-практическая конференция, посвященная актуальным вопросам применения биологических препаратов и методов биологизации в современном сельском хозяйстве. Конференция организована в том числе на средства гранта «Генетическая технология селекции микроорганизмов и конструирования консорциумов на их основе для создания биопрепаратов в растениеводстве» (Соглашение № 075-15-2021-1395 от «25» октября 2021 г) при поддержке Министерства Науки и Высшего образования РФ, Министерства сельского хозяйства Российской Федерации, Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан, а также Академии наук Республики Татарстан. В качестве организаторов выступили: Казанский государственный аграрный университет и ФИЦ Казанский Научный Центр РАН. Цель конференции — объединение ученых, практиков и представителей государственных структур для обсуждения современных тенденций и перспектив в области агрономии, защиты растений и использования биологических средств в сельском хозяйстве. Программа конференции включает пленарные заседания с участием ведущих экспертов из России и зарубежья, которые представят доклады по ключевым темам, таким как эндофитология, халяльное производство кормов, биологические методы контроля вредителей и микробиологизация сельского хозяйства. Важное внимание было уделено вопросам экологии и устойчивого развития агросистем. В конференции приняли участие ученые в области сельскохозяйственной биотехнологии, почвоведения, растениеводства и защиты растений Российской Федерации, Республики Беларусь, Малайзии, Республики Кыргызстан. Участники конференции обменялись опытом, представили результаты своих исследований и обсудили практические аспекты внедрения биологических технологий в агропроизводство.

 

Разработаны модифицированные формы О-деметилазы GcoA для биокаталитической трансформации ароматических соединений

В рамках выполнения проекта «Разработка рекомбинантного штамма на основе Рseudomonas putida PCL1760 для биокаталитической трансформации ароматических производных лигнина» сотрудниками лаборатории молекулярно-генетических и микробиологических методов были получены мутантные формы О-деметилазы GcoA GcoAF169I, GcoAT296A/R298K и тройной мутант GcoAF169I/T296A/R298K, которые по результатам тестирования in vivo и in vitro, проявляли активность и к гваяколу, алкил-гваяколам и сиринголу.

Скрининг полученных мутантов GcoA на чашках, содержащих различные субстраты.
1. Клетки, содержащие вектор pJNTN-L без вставки,
2. Клетки, содержащие вектор pJNTN-L-GcoAwt 3. pJNTN-L-GcoA(F169I),
4. pJNTN-L-GcoA(S168G/F169I/T170A), 5. pJNTN-L-GcoA(F169G),
6. pJNTN-L-GcoA(S168G/F169G/T170A), 7. pJNTN-L-GcoA(T296A/R298K) 

Созданы модифицированные формы О-деметилазы AgcA для утилизации ароматических соединений

В рамках выполнения проекта «Разработка рекомбинантного штамма на основе Рseudomonas putida PCL1760 для биокаталитической трансформации ароматических производных лигнина» сотрудниками лаборатории молекулярно-генетических и микробиологических методов были получены мутантные формы О-деметилазы AgcA, из которых наиболее перспективными по спектру утилизируемых субстратов оказались AgcAF166I, АgcAV294A и двойной мутант АgcAF166I V294A и, которые по результатам тестирования in vivo и in vitro, проявляли активность и аклкил-гваяколам 4-метил гваяколу и 4-пропил-гваяколу.

Скрининг полученных мутантов AgcA на чашках, содержащих различные субстраты.
1. Клетки, содержащие вектор
pJNTNL без вставки, 2. pJNTNLAgcAwt,
3.
pJNTNLAgcA(F166I), 4. pJNTNLAgcA(S165G/F166I/T167A),
5.
pJNTNLAgcA(F166G), 6. pJNTNLAgcA(S165G/F166G/T167A),
7.
pJNTNLAgcA(V294A)

Интеграция мутантных генов AgcA с редуктазой AgcВ в геном штамма P. putida LN6161, несущего оперон деградации катехола, позволила получить штаммы, которые могли расти на 4-метил гваяколе и 4-пропил-гваяколе. Сравнение ростовых характеристик полученных штаммов LN6161 RS01150::Ртас-agcAV294A-B, LN6161 RS01150::Ртас-agcAF166I-B и LN6161 RS01150::Ртас-agcAF166I V294A-B показало, что штамм с двойным мутантом гена agcAF166I V294A, показывает наилучший рост на обоих субстратах, намного превосходя штаммы с исходным вариантом agcA.