Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В течение первого года проведены теоретические исследования, в результате которых обобщены данные литературы и собственные результаты по использованию углеводородокисляющих актинобактерий рода Rhodococcus для биоремедиации нефтезагрязненных экосистем и преимущества иммобилизованных клеток родококков для нефтяной ремедиации. В результате микробиологического анализа образцов грунта, отобранного на островах архипелага Земля Франца-Иосифа и в районе континентальной части Архангельской области, установлено, что численность гетеротрофных и углеводородокисляющих микроорганизмов в островных грунтах колеблется в диапазоне от 104 до 106 КОЕ/г, что указывает на низкую активность аборигенной микрофлоры данной арктической экосистемы. При этом в континентальном районе Арктики количество гетеротрофных и алканотрофных бактерий в 100 раз выше, чем в образцах грунта архипелага Земля Франца-Иосифа. Выделенные культуры психроактивных актинобактерий с выраженной способностью к усвоению нефтяных углеводородов в качестве единственного источника углерода и энергии заложены на долгосрочное хранение в лиофилизованном состоянии и пополнили референтную коллекцию штаммов углеводородокисляющих актинобактерий на базе Rhodococcus-центра ПГНИУ. Обновлена и пополнена новыми сведениями база данных (БД) о непатогенных штаммах родококков – активных нефтедеструкторах, интегрированная в Информационно-поисковую БД о микроорганизмах, перспективных для биотехнологии и защиты окружающей среды, размещенная на сайте ПГНИУ (http://helios.psu.ru/pls/iegm/data_view$.startup). В БД заложена информация на английском и русском языках о биотехнологически значимых свойствах свежевыделенных штаммов и метаболизируемых ими субстратах, средах культивирования, новых ссылках на литературные источники, регионах и субстратах выделения штаммов. Получены результаты изучения химического состава органической фракции нефтешлама, образующегося в процессе нефтепереработки. Подобраны оптимальные условия извлечения органической фракции из нефтешлама, которые включают выбор растворителя (хлороформ х.ч., гексан х.ч., хлороформ, гексан (1:1)), кратность процесса извлечения (2–4 цикла), продолжительность (1-4 ч) и температуру (25, 62 и 68оС) экстракции. В результате ГХ-МС анализа установлено, что максимальное число компонентов (42 соединения) извлекалось из нефтешлама хлороформом при двукратной обработке и нагревании до 62оС в течение 60 мин. При этом в органической фракции нефтешлама преобладали (53,2%) длинноцепочечные н-алканы (С17-С29), в частности эйкозан, нонадекан, гептадекан, октадекан, хенейкозан и пентокозан. Значительную долю (10,3%) углеводородной фракции составляли разветвленные алканы (изопреноиды), преимущественно двух- и трехзамещенные, а также пристан (тетраметилтридекан) и фитан (тетраметилтетрадекан). Хлор- бром- и фторсодержащие производные алканов и карбоновых кислот составляли 6,8%, бензоидные производные (двух- и четырехзамещенные бензолы) – 3,2%. Относительное содержание циклических алканов и нафталинов в компонентном составе нефтешлама достигало 2,9 и 1,2% соответственно. В нефтешламе также присутствовали ПАУ – 0,07% (в частности, антрацен, аценафтен, аценафтилен, фенантрен, флуорен, флуорантен, пирен, хризен и бензо(а)пирен), нефтяные спирты и кислоты – 0,78% и серосодержащие компоненты – 1,35%. В результате оптимизации условий экстрагирования оказалось возможным наиболее полно оценить структурно-групповой состав органической фракции нефтешлама. В частности, удалось идентифицировать бензоидные производные и ПАУ, а также увеличить выход изо- и циклических алканов, нафталинов и нефтяных кислот. Получены результаты оценки возможного экологического риска от воздействия исследуемого нефтешлама при условии его складирования и дальнейшей обработки на технологической площадке. Исходя из определенного компонентного состава органической фракции нефтешлама, выбраны приоритетные углеводородные загрязнители, для которых рассчитаны максимально возможные концентрации в грунте на технологической площадке. Расчетные концентрации компонентов нефтешлама вводили в разработанную нами программу «Экологический риск» и определяли риск воздействия данных углеводородных загрязнителей на здоровье моделируемого рецептора – рабочего персонала, занятого в обработке нефтесодержащего отхода. Рассчитанные значения суммарного канцерогенного риска – 9,24 х 10-8 и интегрального индекса опасности – 0,57 соответствуют максимально допустимым уровням риска (≤10-4 для канцерогенов и ≤1 для неканцерогенов соответственно), что свидетельствуют об отсутствии непосредственной угрозы состоянию здоровья персонала, занятого в работах по обработке нефтесодержащего отхода. Получены результаты исследования влияния наночастиц оксида цинка (II) на жизнеспособность актинобактерий рода Rhodococcus с использованием комбинированного АСМ-КЛСМ сканирования. Проанализированы совмещенные 3D АСМ-КЛСМ изображения клеток R. rhodochrous ИЭГМ 1363 и R. pyridinivorans ИЭГМ 1227, инкубированных в присутствии наночастиц ZnO (0,01-1,0 г/л). Установлено, что жизнеспособность клеток, их размеры и степень агрегации зависят в большей степени от концентрации наночастиц, чем от времени инкубирования. При этом различия в размерах клеток были незначительны по сравнению с биотическими контролями. По данным АСМ профилометрии, среднеквадратичная шероховатость поверхности отдельных клеток была повышена при всех концентрациях ZnO и инкубационных периодах. Оценка жизнеспособности родококков показывает, что представители R. pyridinivorans более устойчивы к воздействию наночастиц оксида цинка по сравнению с R. rhodochrous. Проведена оценка окислительной активности актинобактерий рода Rhodococcus в отношении ПАУ с тремя конденсированными кольцами: антрацена и фенантрена, и исследованы механизмы, определяющие эффективность биодеструкции данных соединений. Эффективность биодеструкции четко коррелировала (R = 0,9, р = 0,01) с адгезивной активностью клеток в отношении ПАУ, при этом наибольшие (> 1×105клеток/см2) показатели адгезии выявлены у родококков с повышенной (Rt = 250–380 нм) степенью шероховатости клеточной поверхности по данным АСМ профилометрии. Для дальнейших исследований отобран штамм Rhodococcus opacus ИЭГМ 262 с высокой адгезивной (4×105 и 11×105 КОЕ/см2 соответственно) и окислительной (50 %) активностью в отношении фенантрена и антрацена. Получены новые сведения о деградирующей активности иммобилизованных клеток актинобактерий рода Rhodococcus в отношении дегидроабиетиновой кислоты (абиета-8,11,13-триен-18-вая кислота, ДАК), принадлежащей к природным карбоновым кислотам преимущественно фенантренового ряда. Установлено, что практически полная биодеградация ДАК клетками, иммобилизованными на поверхности технической ткани и полипропиленовых дисков, наблюдалась в течение 7-8 сут при концентрации токсичного субстрата 0,75-1,0 г/л соответственно. При этом используемые концентрации ДАК превышали минимальную подавляющую концентрацию (МПК=0,73 г/л) для свободных клеток данного штамма. В результате биоинформационных исследований гомологи гена alkB обнаружены у представителей следующих родов (в скобках – число видов): Rhodococcus (39), Nocardia (76), Arthrobacter (11), Alteromonas (9), Actinomyces (7), Acinetobacter (47), Bacillus (17), Burkholderia (30), Corynebacterium (39), Dietzia (7), Flavobacterium (13), Gordonia (28), Mycobacterium (74), Moraxella (3), Micrococcus (3), Micromonospora (22), Nocardioides (15), Pseudomonas (78), Pseudonocardia (5), Sphingomonas (12), Streptomyces (83). Также гомологи alkB обнаружены у не идентифицированных до вида Rhodococcus sp., Nocardia sp., Arthrobacter sp, Alteromonas sp., Actinomyces sp., Acinetobacter sp., Bacillus sp., Burkholderia sp., Corynebacterium sp., Dietzia sp., Flavobacterium sp., Gordonia sp., Mycobacterium sp., Micrococcus sp., Micromonospora sp., Nocardioides sp., Pseudomonas sp., Pseudonocardia sp., Sphingomonas sp., Streptomyces sp. Перекрестные выравнивания выявили различную степень сходства (от 40 до 83%) между исследуемыми и контрольной последовательностями данного гена – алкан-гидроксилазы из Pseudomonas putida GPo1. Анализ показал, что доменная структура исследуемых последовательностей аналогична структуре типичных алкан-гидроксилаз и имеет сходный профиль консервативных участков. Биоинформационный анализ 123 репрезентативных геномов актинобактерий рода Rhodococcus выявил наличие лакказных доменов в структуре полимедных оксидаз 49 штаммов родококков, в том числе представителей видов R. erythropolis, R. globerulus, R. imtechensis, R. qingshengii, R. jostii, R. koreensis, R. opacus, R. rhodochrous, R. phenolicus, R. triatomae и R. vratislavensis. Построено филогенетическое дерево, на котором потенциальные лакказы формируют три больших и один небольшой кластер, характеризующиеся относительно низкой степенью дифференциации (эволюционное расстояние от 0,049 до 0,288). В то же время, лакказы внутри кластеров имеют значительное сходство, а некоторые практически идентичны, так что значения эволюционного расстояния очень низкие (от 0,001 до 0,008). Полученные данные свидетельствуют о высокой степени филогенетического родства лакказных ферментов внутри рода Rhodococcus. Лакказные последовательности из R. ruber характеризуются высокой степенью внутренней гомологии и формируют подкластер, несколько удаленный от последовательностей представителей других видов родококков (эволюционное расстояние 0,38), что свидетельствует об их возможной функциональной уникальности. Выявленные последовательности лакказ WP_040273258.1 и WP_082061313.1 в геноме R. ruber ИЭГМ 231 будут в дальнейшем использованы при подборе специфических праймеров для клонирования данных генов в E. coli. Лакказная активность коллекционных штаммов – представителей лакказ-содержащих видов родококков экспериментально подтверждена в качественном тесте на окисление специфического модельного субстрата 2,2`-азинобис(3-этилбензотиазолин сульфоновой кислоты (АБТС). Изучено влияние ионов меди на лакказную активность клеток R. ruber ИЭГМ 231. Установлено, что активность лакказы в присутствии 1,0 мМ АБТС и 1,0 мМ CuSO4х5H2O была более чем в 6 раз выше активности фермента в присутствии только АБТС, что указывает на индукцию фермента ионами меди аналогично хорошо изученным грибным лакказам. В опытах с отмытыми и разрушенными ультразвуком клетками R. ruber ИЭГМ 231 выявлена внутриклеточная локализация лакказных ферментов у родококков данного вида, что является типичным для бактериальных лакказ. При этом скорость окисления АБТС при использовании бесклеточного экстракта была в 5-6 раз выше по сравнению с целыми клетками, что указывает на наличие диффузионного барьера при потреблении данного субстрата. Дальнейшие исследования будут направлены на более точную, возможно мембранную, локализацию данного фермента.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В ходе теоретических исследований обобщены данные литературы и собственные результаты по созданию устойчивых биокатализаторов на основе иммобилизованных актинобактерий рода Rhodococcus и их использованию в процессах биоремедиации нефтезагрязненных экосистем. Рассмотрены преимущества биореакторных технологий для очистки нефтесодержащих сточных вод и приведены примеры использования биореактора с псевдоожиженным слоем (fluidized-bed bioreactor, FBB) с иммобилизованными родококами и биосурфактантом для обработки нефтепромысловой воды. Обсуждены биологически активные свойства биосурфактантов, синтезируемых родококками в присутствии углеводородных субстратов, открывающие перспективы биоконверсии углеводородсодержащих отходов в ценные биотехнологические продукты. В отчетном периоде продолжено исследование механизмов устойчивости родококков к воздействию токсичных углеводородных соединений. Дегидроабиетиновая кислота (абиета-8,11,13-триен-18-вая кислота, ДАК) относится к классу широко распространенных в природе растительных дитерпеноидов абиетанового ряда. Дитерпеноиды и их производные обнаруживаются в нефти и нефтяных песках, а также играют значительную роль в процессах нефтеобразования. Для оптимизации процесса биотрансформации ДАК была использована концентрированная (ОП600=2,5) суспензия родококков, отобранных в стационарной фазе роста, отмытых от источников питания и ресуспендированных в фосфатно-щелочном буфере (pH 8,0). Использование клеток в стационарной фазе роста позволило существенно сократить амплитуду и продолжительность первоначального снижения респираторной активности в присутствии ДАК, наблюдаемого ранее для родококков в ростовых условиях. В целом, респираторная активность родококков в присутствии ДАК была в 4-6 раз выше контрольных значений. С помощью разработанной нами ранее методики совмещенной атомно-силовой и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (АСМ-КЛСМ) путем окрашивания флуоресцентными красителями коммерческого набора LIVE/DEAD® BacLightTM Bacterial Viability Kit изучены наноморфологические особенности клеток родококков в процессе их адаптации к токсичному воздействию ДАК. Обнаружено, что родококки, отобранные в стационарной фазе роста, сохраняют высокую (около 90%) жизнеспособность в присутствии ДАК. При этом токсичное воздействие ДАК в отдельных случаях приводило к нарушению целостности клеточной мембраны жизнеспособных клеток, что проявлялось в виде неравномерной флуоресценции. Следует отметить, что в ростовых условиях даже более низкие концентрации ДАК вызывали частичную деформацию и повреждение клеточной мембраны родококков, что существенно снижало их жизнеспособность. Интересно, что совмещенное АСМ-КЛСМ сканирование выявило во многих образцах образование внеклеточной жидкости, предположительно биосурфактанта, живыми клетками родококков при инкубировании с ДАК. Внеклеточные структуры, аналогичные зарегистрированным нами (мицеллы, визикулы и тяжи), обнаружены при АСМ-сканировании выделенного и адсорбированного на стекле Rhodococcus-биосурфактанта. Количественная обработка множественных морфометрических данных (60–100 клеток одного варианта), полученных при АСМ-сканировании, показала, что воздействие ДАК в исследуемой концентрации (500 мг/л) не индуцировало выраженного изменения размеров клеток родококков стационарной фазы роста. Оценка данных АСМ-профилометрии также не выявила достоверных изменений рельефа клеточной поверхности при воздействии ДАК. Значения электрокинетического потенциала клеток, измеренного методом динамического светорассеяния (ZetaSizer Nano ZS, Malvern Instruments, Великобритания), колебались в пределах контрольных показателей. Полученные результаты свидетельствуют о том, что клетки R. rhodochrous ИЭГМ 107 в стационарной фазе роста, отмытые от источников питания и ресуспендированные в фосфатно-щелочном буфере, обладают более выраженной устойчивостью к воздействию ДАК, что обусловливает перспективность использования родококков в стационарной фазе роста для трансформации токсичных дитерпеноидов. Известно, что нефтяные (одно- и реже двухосновные карбоновые) кислоты являются естественными кислородсодержащими компонентами и биологическими маркерами нефти и нефтепродуктов. На первом этапе проекта нами были подобраны оптимальные условия идентификации карбоциклических нефтяных кислот методом газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией (ГХ-МС) на примере (RS)-2-(4-(2-гидрокси-2-метилпропил) фенил)пропановой кислоты (ФПК). В отчетном периоде проведена оптимизация подобранных условий ГХ-МС для идентификации продуктов биоконверсии ФПК штаммом Rhodococcus cerastii ИЭГМ 1243. Установлено, что максимальное извлечение ФПК и ее продуктов достигается трехкратным экстрагированием этилацетатом с предварительным подкислением среды 10%-ным водным раствором HCl до pH 3,0. Методом ГХ-МС идентифицированы продукты биотрансформации ФПК, представляющие собой ее гидроксилированные производные, а также продукты декарбоксилирования последних. На основании полученных результатов составлена предполагаемая схема биотрансформации ФПК родококками и рассчитаны молекулярные массы возможных продуктов. Получены новые данные о влиянии наночастиц никеля на жизнеспособность актинобактерий рода Rhodococcus с использованием комбинированного АСМ-КЛСМ сканирования. Проанализированы совмещенные 3D АСМ-КЛСМ изображения клеток Rhodococcus ruber ИЭГМ 231, инкубированных в присутствии наночастиц Ni (0,01-1,0 г/л). Установлено, что токсическое воздействие наночастиц никеля возрастает прямо пропорционально времени инкубирования, что проявлялось в изменении формы клеток и рельефа клеточной поверхности родококков. Так, контрольные клетки без добавления наночастиц характеризовались относительно гладким рельефом и вытянутой палочковидной формой. Напротив, клетки R. ruber ИЭГМ 231, инкубированные в течение 24 и 48 ч в присутствии 0,1 г/л наночастиц никеля, утратили привычную форму и упругие свойства, шероховатость их поверхности увеличилась до 235 и 271 нм соответственно. В режиме АСМ-спектроскопии получены силовые карты и новые данные о влиянии наночастиц никеля на упруго-механические свойства родококков. Адгезивная способность – важный показатель бактериальных клеток, определяющий первичное прикрепление к субстрату и образование биопленок. При повышении концентрации наночастиц никеля увеличивалась сила адгезии клеток R. ruber ИЭГМ 231, причем максимальная концентрация наночастиц приводила к наибольшему возрастанию данного показателя до 1,4 нН. Клетки биотического контроля R. ruber ИЭГМ 231 характеризовались наиболее высоким показателем модуля упругости и, соответственно, самым низким значением силы адгезии. С помощью математического моделирования полученных в результате АСМ-сканирования силовых и адгезионных карт сделан прогноз изменения физиологического состояния клеток в бактериальной популяции при воздействии на нее наночастиц никеля. По результатам прогнозного моделирования, выявленная динамика понижения модуля Юнга является следствием деформации клеточной стенки, в том числе пептидогликанового слоя, а повышение среднеквадратичной шероховатости поверхности клеток – проявлением механизма стрессорного ответа на возрастающее токсическое воздействие металлических наночастиц и их ионов. Перспективными продуктами биотрансформации углеводородов родококками являются гликолипидные (трегалолипидные) биосурфактанты, обладающие, помимо эмульгирующей, солюбилизирующей и десорбирующей, еще и выраженной биологической активностью, что обуславливает растущий интерес к ним как возможным агентам биомедицины. В отчетном периоде изучено иммунотропное действие очищенной фракции моноацилтрегалозы (МАТ), доминирующего компонента Rhodococcus-биосурфактантного комплекса, в системе in vivo, в частности, на продукцию активных форм кислорода (АФК), IL-1beta и IL-10 перитонеальными макрофагами, а также на антителогенез в селезенке мышей. Анализ влиянии МАТ на абсолютное и относительное количество антителообразующих клеток в условиях внутрибрюшинной иммунизации Т-зависимым антигеном показал, что внутрибрюшинное введение МАТ в дозе 100 мг/кг оказывало угнетающее действие на абсолютное и относительное количество АОК в селезенке. Аналогичный угнетающий эффект был зафиксирован при внутримышечном введении МАТ, свидетельствуя о достоверном подавлении антителогенеза в клетках селезенки независимо от способа введения препарата. Кроме того, при внутрибрюшинном введении МАТ выявлено статистически значимое угнетение выраженности респираторного взрыва перитонеальными клетками мышей, как в спонтанных, так и в стимулированных зимозаном культурах клеток. Степень угнетения продукции активных форм кислорода перитонеальными лейкоцитами мыши варьировала в зависимости от присутствия индуктора и способа введения МАТ. При исследовании влияния МАТ на продукцию IL-1beta и IL-10 перитонеальнми макрофагами установлено выраженное угнетение спонтанной и зимозан-индуцированной продукции провоспалительного цитокина IL-1beta независимо от способа введения препарата. В то же время, при внутрибрюшинном введении МАТ выявлено стимулирование продукции цитокина IL-10, обладающего супрессорным эффектом на иммунные реакции, которое не проявлялось при внутримышечном введении препарата. Полученные результаты свидетельствуют об угнетающем воздействии МАТ на выраженность респираторного взрыва перитонеальных лейкоцитов, продукцию IL-1beta и антителогенез клеток селезенки мышей независимо от способа введения. В отчетном периоде продолжено исследование генетической организации лакказных ферментов у родококков. Ранее в результате анализа секвенированного нами генома WGS RHRU231 штамма-нефтедеструктора R. ruber ИЭГМ 231 обнаружены гены, кодирующие лакказы (альфа-дифенол:кислород оксидоредуктазы, КФ 1.10.3.2), катализирующие реакции биодеструкции многих органических ксенобиотиков (пестицидов, полициклических ароматических углеводородов, диоксинов и пр.). В составе мультигенного семейства полимедных оксидаз данного штамма установлено наличие двух лакказных генов RHRU231v1_660030 и RHRU231v1_850023 с характерными доменами (CuRO_1_Tth-MCO_like и CuRO_3_Tth-MCO_like). Выявленные последовательности лакказ R. ruber использованы при подборе специфических праймеров для клонирования данных генов в клетки E. coli. С использованием программного пакета Primers–BLAST (NCBI, США) были сконструированы праймеры к гену RHRU231v1_660030. Определены оптимальные условия проведения ПЦР в реальном времени для ГЦ-богатой матрицы. В результате проведенного исследования наибольшее количество целевого продукта было получено при использовании пары праймеров Lak-ru1 и Lak-ru2. Клонирование проводили с использованием векторной плазмиды pET22b(+) (Novagen), в результате обработки рестриктазами у плазмиды появлялись “липкие” концы. Вектор с клонируемым ДНК-фрагментом вводили в клетки штамма E. coli TOP10 (Invitrogen) с помощью электропорации. Отбор клонов с плазмидой pET22 осуществляли на твердой питательной среде с ампициллином. Из клеток трансформантов первого поколения и после нескольких пассажей в среде с ампициллином выделяли плазмиды, присутствие в плазмиде целевого гена подтверждали с помощью ПЦР. Таким образом, оптимизированный нами протокол клонирования выбранного лакказного гена из R. ruber ИЭГМ 231 с использованием подобранной пары праймеров Lak-ru1 и Lak-ru2 обеспечил стабильное поддержание вектора в потомстве трансформированной E. coli. В дальнейшем полученные клоны, несущие плазмидный вектор с целевым геном, будут использованы при конструировании вектора экспрессии для наработки лакказного фермента в E. coli и исследования его физико-химических свойств и ферментативной активности.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В результате теоретических исследований обобщены данные литературы и собственные результаты по изучению процессов биотрансформации пентациклических тритерпеноидов с целью получения потенциально биологически активных соединений, а также по проблемам биоремедиации нефтезагрязненных почв с учетом возможных рисков распространения антибиотикорезистентных бактерий и соответствующих генов. С целью предотвращения загрязнения окружающей среды антибиотикорезистентными бактериями и соответствующими генами актуален тщательный анализ фенотипических и геномных факторов антибиотикоустойчивости у бактериальных кандидатов на биоремедиацию. Также требуются дальнейшие исследования по разработке эффективных технологий (био)обработки органических отходов для снижения селективного давления загрязнителей. На данном этапе получены новые результаты биоинформационного анализа опубликованных геномов актинобактерий рода Rhodococcus с целью поиска полимедных оксидаз, содержащих домены CuRO_1_CotA_like; CuRO_2_CotA_like; CuRO_3_CotA_like, гомологичных CotA из Bacillus subtilis. Обнаружение данных генов у многих представителей исследуемого рода, а также наличие мультивидовых последовательностей, встречающиеся более, чем у одного вида, подтверждает ранее выдвинутое нами предположение о высоком разнообразии лакказных генов у родококков и вероятном участии в этом процессе горизонтального переноса генов. Молекулярное моделирование последовательности WP_041811810.1 из R. jostii RHA1 выявило конформационные особенности лиганд-связывающих участков и активных сайтов, которые определяют своеобразные функциональные характеристики лакказы. Выполненный с использованием метода максимального правдоподобия кластерный анализ обнаруженных у родококков последовательностей полимедных оксидаз, содержащих домены CuRO_1_CotA_like, CuRO_2_CotA_like и CuRO_3_CotA_like, подтвердил выявленную ранее для R. ruber видовую специфичность лакказных ферментов родококков, что открывает перспективу направленного поиска ферментов с заданными свойствами у представителей экологически значимых видов Rhodococcus – биодеструкторов приоритетных органических загрязнителей. Получены новые данные по экотоксичности карбоциклических нефтяных кислот – основных кислородсодержащих компонентов нефти, и продуктов их биотрансформации. На примере (RS)-2-(4-(2-гидрокси-2-метилпропил)фенил)пропановой кислоты (ФПК) показано, что исходное соединение, его гидроксилированные производные и особенно продукты их декарбоксилирования являются потенциально высокотоксичными соединениями для гидробионтов, что остро ставит вопрос об оценке экологического риска не только исходных химических загрязнителей окружающей среды, но и продуктов их микробных биотрансформаций. Результаты исследования воздействия ФПК на морфометрические показатели клеток R. cerastii ИЭГМ 1243 выявили адаптационные изменения их формы за счет укорочения их длины (в 1,5 раза) и увеличения ширины (в 2,2 раза), а также значительное (в 1,6 раза) уменьшение соотношения площади поверхности клетки к ее объему (S/V), коррелирующее со снижением показателей шероховатости клеточной поверхности, открытой для контакта с экострессором. Получены новые данные по биотрансформации родококками другого класса труднодеградируемых нефтяных углеводородов – тетрациклических нафтенов С27-С29 или стеранов. Впервые показана возможность трансформации 5α-холестана актинобактериями рода Rhodococcus в условиях его использования в качестве единственного источника углерода и энергии. Установлена резистентность родококков (жизнеспособность >80%) к воздействию холестана в широком диапазоне (0,015-7,5 г/л) тестируемых концентраций. Выявленное повышение респираторной активности в процессе роста клеток R. erythropolis, свидетельствующее о способности родококков данного вида окислять 5α-холестан без присутствия в среде индукторов, обуславливает перспективу использования отобранных штаммов-биотрансформаторов для метаболического инжиниринга с целью выяснения путей трансформации стеранов и получения целевых продуктов. Впервые установлена корреляционная зависимость дзета-потенциала клеток родококков от индекса полидисперсности (PDI – Polydispersity Index) воздействующих на них наночастиц металлов. При повышении значения PDI наночастиц возрастал заряд клеток, а при снижении – сдвигался в более отрицательную область. Получены новые сведения об особенностях изменения шероховатости клеточной стенки и адгезивных свойствах родококков при воздействии наночастиц оксида железа, которые в совокупности с ранее полученными данными указывают на чрезвычайно широкий арсенал адаптационных приемов (изменение формы клеток и рельефа поверхности, модификация клеточного заряда и наномеханических свойств), реализуемых рокококками на клеточном уровне при воздействии нанострессоров. Получены приоритетные результаты по биовосстановлению ионов золота клетками родококков и проведен отбор наиболее устойчивых к токсическому воздействию тетрахлорауроновой кислоты (ТХАК) штаммов, которые могут использоваться для биосинтеза наноразмерных частиц золота. Обнаружена склонность клеток R. erythropolis ИЭГМ 766 к образованию крупных (100-200 мкм) агрегатов при добавлении в среду ТХАК, что может служить препятствием при выделении образующихся наночастиц, поэтому более технологически перспективным представляется использование клеток R. ruber ИЭГМ 1135, для которых характерно образование меньших по размеру агрегатов и наличие одиночных клеток при воздействии высоких (до 0,5 г/л) концентраций токсичной кислоты. Получены новые данные по влиянию неочищенных Rhodoccocus-биосурфактантов на фитотоксичность тяжелых металлов в отношении сельскохозяйственных культур. Установлено, что предварительная обработка семян биосурфактантами существенно повышает устойчивость проростков к воздействию кадмия, хрома, меди, свинца и молибдена, что выражается в увеличении энергии прорастания семян и роста корней овса (Avena sativa L.), горчицы белой (Sinapis alba L.) и вики обыкновенной (Vicia sativa L.). Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности предварительной кондиционирующей обработки семян сельскохозяйственных культур биосурфактантами с целью снижения токсического действия солей тяжелых в загрязненной почве. В рамках внедренческой части проекта по разработке комплексного подхода к утилизации нефтесодержащих отходов с использованием непищевых отходов птицефабрик проводились лабораторные и полевые исследования по биоконверсии твердофазного нефтесодержащего отхода – нефтешлама. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности комплексного внесения иммобилизованного биопрепарата и дополнительного источника органического азота в виде компоста на основе птичьего помета.