Выявление симбионтных микроорганизмов и возбудителей инфекционных заболеваний у Байкальских эндемичных амфипод

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-74-00018

НазваниеВыявление симбионтных микроорганизмов и возбудителей инфекционных заболеваний у Байкальских эндемичных амфипод

Руководитель Аксёнов-Грибанов Денис Викторович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет" , Иркутская обл

Конкурс №29 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-103 - Гидробиология и ихтиология

Ключевые слова Амфиподы, актинобактерии, миксобактерии, микробиом, природные соединения, антибиотики, Байкал, биоразнообразие, иммунный ответ, биотехнология, микробиология, эндемики, симбиоз

Код ГРНТИ34.33.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Среди множества междисциплинарных направлений биологических, биотехнологических и биомедицинских исследований, одними из важнейших являются вопросы изучения симбиотических взаимоотношений между организмами. Особую значимость при этом приобретают исследования, направленные на изучение вопросов химической коммуникации между видами и анализ эпизоотических ситуаций. Изучение симбиотических взаимоотношений обитателей древних экосистем открывает большие перспективы для поиска и выделения новых природных соединений с физиологической активностью. В частности, важное значение придается исследованию новых природных соединений, синтезируемых микроорганизмами и циркулирующими в организмах своих хозяев. Помимо большой фундаментальной значимости, подобного рода исследования представляют ключевую роль в развитии персонализированной медицины и решении терапевтических вопросов здравоохранения. В то же время, изучение механизмов биологической регуляции и устойчивости беспозвоночных организмов (объектов кормовой базы рыб и иных высших организмов) к антибиотикам обеспечивает переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству и разработке систем рационального применения средств химической и биологической защиты. Как облигатные, так и факультативные симбионтные микроорганизмы, обитая в желудочно-кишечном тракте, в кровеносной системе, на наружных покровах, жабрах, железах или иных частях тела беспозвоночных организмов, выступают важными регуляторами жизнедеятельности своих хозяев посредством того, что синтезируют множество сигнальных пептидов и природных соединений для своих хозяев. Особое внимание привлекают ранее неизученные эндемичные сообщества, населяющие антропогенно ненарушенные экосистемы с уникальными эволюционными и экологическими характеристиками. Одной из таких уникальных экосистем является древнейшее в мире оз. Байкал, которое представляет собой одну из самых необычных экосистем планеты с точки зрения структурной сложности, эндемизма и таксономического разнообразия населяющей его фауны. Кроме того, особую специфичность экосистеме и всем ее обитателям придают уникальные абиотические условия среды – низкие положительные температуры олиготрофной среды обитания, высокое содержание кислорода по все толще воды - до максимальных глубин - 1642 м. Содержание данного газа в воде Байкала в 2 раза выше, чем в иных природных водоемах. Такие условия среды обитания являются стрессовыми для большинства организмов, за исключением эндемиков и их симбионтной микрофлоры, сформировавшихся и развивающихся в озере на протяжении миллионов лет. При этом, изучение симбионтных микроорганизмов у байкальских эндемичных амфипод и исследование их роли ранее не проводилось. В связи с этим, сообщества микроорганизмов, ассоциированные с бентосными эндемичными беспозвоночными оз. Байкал, представляют огромный интерес для изучения симбиотических микробных сообществ, для выявления среди них патогенных форм и оценки рисков эпизоотических ситуаций. В ходе настоящего проекта с применением современных методов NGS секвенирования будет проведена оценка разнообразия микроорганизмов, обитающих в составе биопленок и отдельных органов и тканей, у некоторых эндемичных представителей ракообразных озера Байкал. Особую значимость в жизнедеятельности беспозвоночных имеют природные соединения, участвующие в химической коммуникации между организмами и способствующие повышению резистентных способностей амфипод. Посредством изучения устойчивости амфипод к современным и классическим антибиотикам, будет оценено и влияние антибиотиков на представителей симбионтной микрофлоры, в результате чего жизнедеятельность отдельных доминантных групп микроорганизмов будет подавлена в амфиподах. Согласно нашей гипотезе, экспозиция амфипод в растворах антибиотиков или введение антибиотиков в центральный кровеносный сосуд приведут к угнетению жизнедеятельности ряда микроорганизмов и не приведут к гибели амфипод втечение длительного времени. При этом, важным этапом работ будет выбор оптимальной концентрации используемых антибиотиков при исследовании. Повторное введение микроорганизмов в амфипод приведет к нормализации их физиологического состояния и появлению в гемолимфе целевых метаболитов бактериального происхождения.При этом, посредством изучения специфических и неспецифических реакций стресс-адаптации, наблюдаемых у амфипод, будут изучены иммунные и физиологические механизмы бактериального заражения. Вместе с тем, посредством масс-спектрометрического анализа, будут выявлены природные соединения, циркулирующие в гемолимфе амфипод в норме, при отсутствии доминантных микроорганизмов и при их повторной инокуляции. В ходе выполнения проекта впервые будет сформирована и доказана гипотеза влияния микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности на байкальских эндемичных амфипод и проведена оценка их роли. Также, планируется разработка нового метода оценки симбиотических взаимоотношений. Предполагается, что новые биологически активные вещества, выделенные из микроорганизмов, симбионтных байкальским эндемикам, смогут найти свое широкое применение в сельскохозяйственной, биотехнологической, фармацевтической, ветеринарной и медицинской промышленностях.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Протасов Е.С., Аксенов-Грибанов Д.В., Ржечицкий Я.А., Емшанова В.А., Широкова Ю.А., Тимофеев М.А. Diversity of culturable actinobacteria associated with deepwater endemic amphipods of Lake Baikal and study of their biosynthetic capabilities Limnology- S.I.“Freshwater Ecosystems - Key Problems” (год публикации - 2019)

2. Аксенов-Грибанов Д.В., Протасов Е.С., Дроздова П.Б., Верещагина К.П., Лубяга Ю.А., Шатилина Ж.М., Тимофеев М.А. Hemolymph of Baikal endemic crustacean Eulimnogammarus verrucosus as a source for novel natural products Frontiers Pharmacology (год публикации - 2019)
10.3389/conf.fphar.2019.63.00041

3. Аксенов-Грибанов Д.В., Протасов Е.С., Тимофеев М.А. Haemolymph of Baikal endemic amphipods as a promising source for screening of novel natural products European Large Lakes Symposium – IAGLR (International Association of Great Lakes Research) “Big lakes small world” (год публикации - 2018)

4. Протасов Е.С., Аксенов-Грибанов Д.В., Шатилина Ж.М., Лэйн Э., Тимофеев М.А. Diversity and antibacterial activity of culturable actinobacteria isolated from freshwater sediments of Lake Baikal 12nd International Congress of Extremophiles- 2018 (год публикации - 2018)

5. Протасов Е.С., Аксенов-Грибанов Д.В., Краснова М.Е., Тимофеев М.А. Сравнительный анализ биосинтетического потенциала актинобактерий, выделенных из различных экологических ниш озера Байкал Международная конференция «Пресноводные экосистемы – современные вызовы» (год публикации - 2018)

6. Войцеховская И., Аксенов-Грибанов Д.В., Мурзина С., Протасов Е., Гамаюнов С., Тимофеев М. Estimation of antimicrobial activities and fatty acid composition of actinobacteria isolated from water surface of underground lakes from Badzheyskaya and Okhotnichya caves in Siberia PeerJ (год публикации - 2018)
10.7717/peerj.5832

7. Назарова А.А., Гурков А.Н., Щапова Е.П., Тимофеев М.А. Изучение иммуногенности полиэлектролитных микрокапсул в первичной культуре гемоцитов амфипод Сборник конференции Биология - наука 21 века, г. Пущино (год публикации - 2019)

8. Краснова М.Е., Переляева Е.В., Дмитриев И.А., Васильева У.А., Протасов Е.С., Аксенов-Грибанов Д.В. Влияние кислорода на синтез вторичных метаболитов актинобактерий озера Байкал Сборник конференции Биология - наука 21 века, г. Пущино (год публикации - 2019)

9. Аксенов-Грибанов Д.В., Протасов Е.С., Дроздова П.Б., Верещагина К.П., Лубяга Ю.А., Шатилина Ж.М., Тимофеев М.А. Hemolymph of baikal endemic crustacean Eulimnogammarus verrucosus as a source for novel natural products Frontiers Pharmacology (год публикации - 2019)
10.3389/conf.fphar.2019.63.00041

10. Краснова М.Е., Васильева У.А., Лубяга Ю.А., Аксенов-Грибанов Д.В. Оценка влияния кислорода и озона на морфологические характеристики и антиоксидантный потенциал актинобактерий озера Байкал Сборник конференции Биология - наука 21 века, г. Пущино (год публикации - 2020)

11. Протасов Е.С., Аксенов-Грибанов Д.В., Ржечицкий Я.А., Емшанова В.А., Широкова Ю.А., Тимофеев М.А. Diversity of culturable actinobacteria associated with deepwater endemic amphipods of Lake Baikal and study of their biosynthetic capabilities Limnology (год публикации - 2020)
10.1007/s10201-019-00593-z

12. Краснова М. Е., Лубяга Ю. А., Дмитриев И.А., Емшанова В. А., Тимофеев М. А. Оценка влияния кислорода на синтез вторичных метаболитов у актинобактерий озера Байкал тез. докл. II Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и мол. ученых, посвящ. 100-летию биол. образования в Вост. Сибири. (год публикации - 2019)

13. Краснова М. Е., Аксенов-Грибанов Д. В., Переляева Е. В., Васильева У. А., Протасов Е. С., Тимофеев М. А. Оценка воздействия кислорода на синтез вторичных метаболитов актинобактерий озера Байкал Всероссийская научная конференция с международным участием “Механизмы адаптации микроорганизмов к различным условиям среды обитания” (год публикации - 2019)

14. Аксенов-Грибанов Д.В., Лубяга Ю.А., Протасов Е.С., Краснова М.Е., Переляева Е.В., Васильева У.А., Шатилина Ж.М., Тимофеев М.А. Evaluation of the antioxidant potential of Baikal endemic amphipod Eulimnogammarus verrucosus 18th International Colloquium on Amphipoda (год публикации - 2019)

15. Аксенов-Грибанов Д.В. Lake Baikal as an unstudied source of new natural products Baikal Neuroscience Meeting 2019 (год публикации - 2019)

16. Аксенов-Грибанов Д.В., Переляева Е.В., Остяк А.С., Васильева У.А., Щапова Е.П., Протасов Е.С., Краснова М.Д., Золотовская Е.Д., Лубяга Ю.А., Верещагина К.П., Тимофеев М.А Оценка микробного разнообразия в гемолимфе и желудочно-кишечном тракте байкальских эндемичных амфипод XII Съезд Гидробиологического общества при РАН (год публикации - 2019)

17. Золотовская Е. Д. , ВасильеваУ. А., МоргуноваМ. М., Ларина О. А., Аксенов-Грибанов Д. В., ТимофеевМ. А. Оценка неспецифического воздействия модельного антибиотика на байкальских эндемичных амфипод вида Eulimnogammarus verrucosus Современные проблемы биологии, экологии и почвоведения : материалы Междунар. науч. конф., посвящ. 100-летию высш. биол. образования в Вост. Сибири. (год публикации - 2019)

18. Аксенов-Грибанов Д.В., Краснова М.Е., Переляева Е.В., Лубяга Ю.А., Золотовская Е.Д., Васильева У.А., Тимофеев М.А. Оценка воздействия кислорода на синтез сторичных метаболитов у актинобактерий озера Байкал 2 Российский микробиологический конгресс (год публикации - 2019)

19. Протасов E.C., Аксенов-Грибанов Д.В., Шатилина Ж.М., Тимофеев M.A., Лэйн А.Л. Freshwater Actinobacteria from sediments of the deep and ancient Lake Baikal (Russia) and their genetic potential as producers of secondary metabolites Aquatic microbial ecology (год публикации - 2020)
10.3354/ame01923

20. Васильева У.А., Аксенов-Грибанов Д.В., Грабелных О.И., . Белышенко А.Ю., Тимофеев М.А. The comparative biodiversity of cultivable actinobacteria isolated from different organisms and environment of Lake Baikal New biotechnology (Special issue ECB 2020(2021)) (год публикации - 2020)

21. Золотовская Е., Аксенов-Грибанов Д., Тимофеев М. The study of hemolymph antimicrobial activity of Baikal endemic amphipods Eulimnogammarus verrucosus FEBS Open Bio (Congress supplement) (год публикации - 2020)

22. Войцеховская И., Паулус К., Дахлем Ш., Ребетс Ю., Надмид С., Запп Ж., Аксенов-Грибанов Д., Рӱцкерт К., Тимофеев М., Калиноновски К., Киемер А., й Лужетский А. Baikalomycins A-C, New Aquayamycin-Type Angucyclines Isolated from Lake Baikal Derived Streptomyces sp. IB201691-2A Microorganisms (год публикации - 2020)

23. Аксенов-Грибанов Д.В., Золотовская Е.Д., Дроздова П.Б., Назарова А.А., Переляева Е.В., Тимофеев М.А. Поиск низкомолекулярных природных соединений с антимикробными свойствами в гемолимфе байкальских амфипод вида Eulimnogammarus verrucosus Сборник конференции Биология - наука 21 века, г. Пущино (год публикации - 2020)

Публикации

15. Аксенов-Грибанов Д.В. Lake Baikal as an unstudied source of new natural products Baikal Neuroscience Meeting 2019 (год публикации - 2019)