- Проведен расширенный поиск ферментов антиокислительной защиты в различных филогенетических группах строго анаэробных микроорганизмов (сахаролитические клостридии, ацетогенные и сульфатредуцирующие бактерии, метаногенные археи и т.д.). Впервые получены данные по наличию активности каталазы и супероксиддисмутазы в клетках гомоацетогенных и термоанаэробных бактерий.
- Очищены до гомогенного состояния и подробно охарактеризованы уникальные по своим молекулярно-биохимическим свойствам Fe-содержащие супероксиддисмутазы, а также монофункциональные гемовые каталазы из метаногенных архей Methanosarcina barkeri и Methanobrevibacter arboriphilus – экстремальных анаэробов, способных, тем не менее, сохранять жизнеспособность в условиях кратковременного аэробиоза. Проведен полный филогенетический анализ клонированных и секвенированных генов sod и kat метаногенных архей, причем обнаружение гена sod у представителя рода Methanosarcina представляет собой весьма интересный факт, поскольку данный ген не был найден у филогенетически наиболее близких к Methanosarcinaceae микроорганизмов.
- Продемонстрирован значительный положительный эффект экзогенного гемина на каталазную активность у Methanobrevibacter arboriphilus и, соответственно, на существенное возрастание устойчивости данной метаногенной археи к различным окислительным стрессам. Доказано предположение, что M. arboriphilus, не содержащий цитохромов и утративший способность к синтезу гема, способен к синтезу апофермента гемовой каталазы.
- Впервые на клетках архей были проведены комплексные биохимические и молекулярные исследования регуляции основных ферментов антиокислительной защиты в условиях различных окислительных стрессов (аэрация, пероксидные и супероксидные стрессы). Была обнаружена значительная индукция Fe-содержащей СОД и гемовой каталазы M. barkeri как на уровне ферментативной активности, так и на транскрипционном уровне. Продемонстрировано изменение экспрессии соответствующих генов sod и kat в зависимости от характера, дозы и длительности окислительного стресса, а также от стадии роста культуры.
- Исследована регуляция основных ферментов антиокислительной защиты на биохимическом уровне у клостридий (Clostridium acetobutylicum, Clostridium butyricum) и термофильных анаэробов рода Moorella (M. thermoacetica и M. thermoautotrophica). С использованием ПЦР в реальном времени проведено изучение сверхэкспрессии генов, кодирующих два типа СОД (Cu/Zn-СОД и Fe/Mn-СОД) и Mn-каталазоподобный белок в клетках C. acetobutylicum, при микроаэрофильных условиях культивирования данного микроорганизма, а также в условиях пероксидных и супероксидных окислительных стрессов различной продолжительности.
- Основной акцент исследований в настоящее время сделан на изучении функционирования и регуляции механизмов антиокислительной защиты у сульфатредуцирующей бактерии Desulfovibrio vulgaris в сотрудничестве с французской лабораторией (IMM-CNRS). Изучена выживаемость штаммов дикого типа D. vulgaris и полученных делеционных мутантных штаммов по генам, кодирующим супероксиддисмутазу и супероксидредуктазу (СОР), в условиях различных окислительных стрессов – таким образом, была показана важнейшая роль этих ферментов в защите клеток сульфатредукторов рода Desulfovibrio от активных форм кислорода. Впервые получены данные по регуляции на ферментативном, протеомном и транскрипционном уровнях компонентов PerR регулона, нигеритрина, тиол-пероксидазы, СОР и Fe-СОД в клетках D. vulgaris при кислородных, пероксидных и супероксидных стрессах.
- В аэробной зоне и зоне хемоклина Черного моря впервые были обнаружены метаболически активные клетки сульфатредуцирующих бактерий, относящихся к родам Desulfovibrio, Desulfotomaculum и Desulfobacter. Кроме того, в аэробных водах Черного моря были идентифицированы метаногенные археи, относящиеся к Methanomicrobiales и подгруппе I метаногенов (Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanosphaera). Это полностью коррелирует с полученными гидрохимическими данными по обнаружению сероводорода и метана в поверхностных водах. В настоящее время в сотрудничестве с лабораторией микробиологии и биогеохимии водоемов Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН ведется работа по выделению и идентификации активных чистых культур новых видов аэрототолерантных сульфатредукторов из аэробных вод Черного и Балтийского морей для исследования их механизмов антиокислительной защиты.
- В сотрудничестве с французской лабораторией (IMM-CNRS) начаты комплексные исследования механизмов антиокислительной защиты и недавно обнаруженной цепи восстановления кислорода у гипертермофильной анаэробной тиосульфат- и сероредуцирующей бактерии Thermotoga maritima.