3. РЕЗУЛЬТАТЫ НИР ПО ПРОЕКТАМ С ЦЕЛЕВЫМ ФИНАНСИРОВАНИЕМ РАН, СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН И ФЕДЕРАЛЬНЫХ ЦЕЛЕВЫХ ПРОГРАММ
3.1. Результаты научно-исследовательских работ по программам Президиума РАН
Проекты программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 3 «Энергетические аспекты глубокой переработки ископаемого и возобновляемого углеродсодержащего сырья»
Приоритетное направление VI.43. Экология организмов и сообществ.
Проект № 10 Исследование липидов черных илов на предмет их использования как сырья для получения биотоплива.
Изучены липиды и жирные кислоты (ЖК) в донных отложениях четырех Сибирских водоемов. Рассмотрена потенциальная пригодность донных отложений как исходного сырья для производства биодизеля и оценены топливные характеристики получающегося биодизеля на основе ЖК состава. Подтверждено, что устойчивое эвтрофирование водоемов приводит к обогащению донных отложений липидами, делая их выгодным сырьем для производства биодизеля. Ключевые параметры (цетановое число, йодное число и теплота сгорания) биодизеля, изготовленного из всех исследованных донных отложений соответствовали пределам, установленным существующими биодизельными стандартами. Таким образом, различия в ЖК составе донных отложений, вызванные условиями внешней среды водоема, вероятно, не имеют принципиального значения для топливных характеристик получаемого биодизеля.
Средние характеристики биодизеля, полученного из донных отложений Сибирских озер, и их сравнение с требованиями стандарта на биодизель.
параметр
|
Оз. Шира
|
Красноярское вдхр.
|
Лесное вдхр.
|
Бугач вдхр.
|
стандарт
|
Цетановое число
|
84.7
|
77.5
|
69.3
|
80.1
|
min 51a
|
Йодное число
|
34.2
|
58.5
|
72.4
|
42.5
|
max 120a
|
Теплота сгорания, МДж/кг
|
37.2
|
35.9
|
35.9
|
37.1
|
min 35b
|
a Biodiesel Standard EN 14214 (Europe) (Knothe et al., 2005)
b Biodiesel Standard EN 14213 (Europe) (Knothe et al., 2005)
Проекты программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 5 «Фундаментальные науки – медицине»
Приоритетное направление VI.51. Биотехнология.
Проект № 50. Внедрение в практику абдоминальной хирургии высокотехнологичных изделий из резорбируемого полимерного материала Биопластотан.
Разработанные высокотехнологичные изделия медицинского назначения из разрушаемых полимеров «Биопластотан» (модифицированные эндопротезы для герниопластики и эндобилиарные стенты) исследованы в клинических условиях на базе хирургических отделений лечебных учреждений г. Красноярска. Проведены сертифицированные испытания характеристик разработанных полимерных изделий в органах Росстандарта РФ; разработаны и зарегистрированы Технические условия на «Сетчатые эндопротезы Биопластотан» и «Эндобилиарые стенты Биопластотан».
Проекты программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 6 «Молекулярная и клеточная биология»
Приоритетное направление VI.46. Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов.
Проект № 2 Молекулярные механизмы биолюминесценции различных светящихся организмов.
Получены кристаллы и определена пространственная структура Са2+-разряженной формы мутанта Y138F Са2+-регулируемого фотопротеина обелина, связанного с продуктом реакции, целентерамидом, и ионами кальция. Показано, что, несмотря на замену Tyr138 на Phe, молекула воды находится в той же позиции, что и в Са2+-разряженном фотопротеине дикого типа. Это однозначно указывает на критическую роль этой молекулы воды в каталитическом окислении молекулы целентеразина и формировании первичного эмиттера в биолюминесцентной реакции фотопротеинов.
|
|
|
|
Кристаллические структуры Са2+-разряженных форм обелина дикого типа (слева, вверху) и мутанта Y138F (слева, внизу), связанных с продуктом реакции, целентерамидом (в центре молекулы), и ионами кальция (показаны в виде шариков серого цвета) и стерео изображение активных центров обелина дикого типа (справа, вверху) и мутанта Y138F (справа, внизу). Молекулы воды показаны в виде шариков красного цвета. Водородные связи показаны пунктирной линией. Все структуры представлены в одной ориентации.
|
Проекты программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 24 «Фундаментальные основы технологий наноструктур и наноматериалов
Приоритетное направление VI.47. Молекулярная генетика. Механизмы реализации генетической информации. Биоинженерия.
Проект № 57. Биологические эффекты наноалмазов детонационного синтеза, как базовая основа создания новых наноматериалов и нанотехнологий для биологии и медицины.
Получен композиционный материал на основе природного биополимера (3-полигидроксибутират – 3-ПГБ) и модифицированных наноалмазов (МНА) посредством ковалентного связывания компонентов в реакции нуклеофильного присоединения. Прогнозируется возможность применения композита в создании систем внутри организменного транспорта водорастворимых веществ и лекарственных препаратов (включая системы адресной доставки).
Слева - внешний вид суспензий (вверху) и осадков (внизу) контрольных (1) и опытных (2-4) микросфер из 3-ПГБ после иммобилизации МНА реакцией нуклеофильного присоединения при весовых соотношениях биополимер : наночастицы - 9:1, 5:1 и 2:1, соответственно. Справа - агрегаты МНА (показано стрелками), иммобилизованные на поверхности микросферы из 3-ПГБ: РЭМ изображение высокого разрешения, маркер - 1 μm.
Проекты программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 30 «Живая природа: современное состояние и проблемы развития»
Приоритетное направление VI.43. Экология организмов и сообществ.
Проект № 15. Микробные сообщества стратифицированных озер Южной Сибири: мониторинг и экологический прогноз.
На основе анализа данных мониторинга за 2002-2012 гг. показано, что в озере Шира интегральное количество пурпурных серных бактерий в водной толще имело тренд к снижению в период с 2007 по 2010 г, что коррелирует со снижением температуры в хемоклине. С помощью одномерной математической модели, показано, что озеро Шира должно переходить в голомиктический режим при снижении уровня поверхности ниже 349 м над уровнем моря, что соответствует максимальной глубине озера 17 м. Таким образом, можно предположить, что в 1920-30-е гг., когда было зарегистрировано снижение уровня озера до глубины 17 м, озеро становилось голомиктическим, следовательно – исчезал сероводород. Данное предположение подтверждается резким снижением количества окенона в соответствующих слоях донных отложений. Аналогичная ситуация возможна при снижении среднегодового количества осадков в данной местности.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
J
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
1
20
0
0.5
1
5
10
20
× 105 кл мл-1
Глубина, м
Месяцы
Пространственная динамика численности пурпурных серных бактерий в центральной части озера Шира. Пунктиром показана граница раздела кислород-сероводород.
Приоритетное направление VI.43. Экология организмов и сообществ.
Проект № 16. Видовое разнообразие, продукционные и цитогенетические характеристики макрофитной растительности реки Енисей в градиенте антропогенной (радиационной и химической) нагрузки.
Радиоэкологические исследования р. Енисей показали, что в течение почти трех лет после остановки реакторного производства на ГХК (в марте 2010 г.) техногенные радионуклиды продолжают регистрироваться в биомассе макрофитов на удалении до 250 км от ГХК по течению реки. Величины коэффициентов накопления (КН) всех радионуклидов в биомассе исследованных видов макрофитов значительно превышают единицу, что свидетельствует об эффективном накоплении радионуклидов из воды. По величине КН в биомассе макрофитов техногенные радионуклиды могут быть ранжированы следующим образом: 60Co > 137Cs > 65Zn > 54Mn ≥ 144Ce > 106Ru для водного мха; 60Co > 65Zn > 137Cs > 54Mn > 144Ce > 106Ru для рдеста блестящего. Величины коэффициентов перехода (КП) радионуклидов из донных отложений в биомассу для макрофитов могут быть ранжированы следующим образом: 40K > 60Co > 137Cs = 152Eu. На основе анализа КН и КП можно заключить, что из техногенных радионуклидов, присутствующих в воде и верхнем слое донных отложений р. Енисей, 60Co является наиболее доступным для макрофитов.
КН радионуклидов в сухой биомассе макрофитов из воды в 2010, 2011, 2012 гг.: а)– водный мох (Fontinalis antipyretica), б) – рдест блестящий (Potamogeton lucens).
КП радионуклидов в сухую биомассу макрофитов из донных отложений:
1 – элодея (Elodea сanadensis), 2 – шелковник (Batrachium kauffmanii), 3 – рдест блестящий (Potamogeton lucens).
Приоритетное направление VI.50. Биофизика. Радиобиология. Математические модели в биологии. Биоинформатика.
Проект № 34. Разработка методов космического мониторинга лесов Красноярского края с целью оценки динамики биоразнообразия под воздействием естественных и антропогенных факторов.
Показано, что повышение температуры Северного полушария сопровождается на территории Сибири более быстрым повышением температуры в зимние и весенние месяцы и не сопровождается статистически значимым повышением температуры в летние месяцы. Для прогноза развития биоценозов это означает, что, если существующие закономерности будут сохраняться, то при реализации тенденций к потеплению будет происходить изменение видового состава за счет видов, не переносящих слишком холодных зим.
Усредненные по широте нормализованные значения нелинейных трендов NDVI Евразии.
3.2. Результаты научно-исследовательских работ по программам Президиума СО РАН
Междисциплинарные интеграционные проекты
Приоритетное направление VI.50. Биофизика. Радиобиология. Математические модели в биологии. Биоинформатика.
Проект 21. Исследование закономерностей и тенденций развития самоорганизующихся систем на примере веб-пространства и биологических сообществ
Разработана компьютерная программа, способная выполнять роль виртуального стенда для вычислительного исследования закономерностей эволюционного развития экосистем. Показано, что ничем не ограниченный мутационный сдвиг параметров популяций, составляющих экосистему, ведет к разрушению экосистемы и, следовательно, при моделировании коэволюции необходимо введение ограничений, как на уровне материала, так и на уровне межпопуляционных взаимодействий. Продемонстрировано, что при нелинейной зависимости коэффициентов скорости роста, отмирания и потребления хищником от мутирующего параметра возможно симпатрическое видообразование, т.е. формирование нового узла трофической сети.
время
Динамика расщепления исходного вида на два обособленных распределения, что можно интерпретировать как возникновение нового вида.
Приоритетное направление VI.43. Экология организмов и сообществ.
Проект 34. Цикличность в биогеологических седиментационных системах Центральной Азии на абсолютной временной шкале голоцена: глобальный отклик солнечно-земных связей
Исследована динамика оседающего потока органического и неорганического углерода, азота, хлорофилла а и бактериохлорофилла а в озере Шира с помощью метода седиментационных ловушек в период с марта по октябрь 2012 г. Показано, что основное поступление органики, карбонатных материалов и хлорофилла а в донные отложения происходит в осенний период, в то время как основной поток Бхл а поступает весной. Полученная оценка будет использована для интерпретации и расшифровки годичных слоев в кернах донных отложений.
Седиментационные потоки в оз. Шира в 2012 г, оцененные с помощью седиментационных ловушек, размещенных на глубинах 13, 15 и 20 м: А – углерод органический; Б – углерод неорганический (карбонаты); В – азот; Г – хлорофилл а; Д – бактериохлорофилл а.
Приоритетное направление VI.43. Экология организмов и сообществ.
Проект 56. Прогнозное моделирование и междисциплинарные комплексные исследования многолетней динамики состояния экосистем меромиктических озер Сибири
С использованием комплексной эколого-гидрофизической модели озера Шира показано, что основной механизм, через который неоднородности распределения зоопланктона и амфипод в водной толще озера оказывают влияние на динамику нижележащих компонент трофической цепи, заключается в усилении выедания в местах повышенной плотности биомассы зоопланктона и амфипод. Показано, что отсутствие стратифицированного распределения по вертикали хищников приводит к увеличению суммарной летней биомассы всех фитопланктонных групп и более позднему летнему доминированию цианобактерий в озере.
 
Значения суммарных летних концентраций основных компонент водной экосистемы при стандартных условиях расчета и в модельном расчете без сезонной и пространственной динамики зоопланктона и амфипод.
Исследован подробный профиль каротиноидов в верхних слоях донных отложений оз. Шира. Наличие окенона свидетельствует о присутствии сероводорода в фотической зоне озера в течение последних 400 лет. Неоднородное распределение окенона указывает на изменения устойчивости меромиксии озера в этот период. Пики распределения окенона вблизи карбонатных слоев указывают на усиление меромиктических свойств либо в периоды снижения уровня озера, либо в последующие периоды поднятия его уровня.
Профили каротиноидов и органики в донных отложениях оз.Шира. Значения приведены на грамм сухого веса. Содержание органики взято для другого керна, отобранного в близкой точке и аналогичного по структуре слоев (Kalugin et al., 2012).
Приоритетное направление VI.51. Биотехнология.
Проект 71. Магнитные эффекты в биологически значимых системах
Разработаны способы культивирования светящегося высшего гриба Neonothopanus nambi в лабораторных условиях для получения биомассы воздушного и глубинного (глобулярного) мицелия, обладающего люминесценцией. В исследованиях с использованием спиновой ловушки DMPO (5,5-диметилпирролин N-оксид) впервые зафиксированы радикалы в среде, содержащей глобулы мицелия N. nambi, обладающие ярким свечением. Детектируемый после введения ловушки спектр ЭПР имеет вид триплета (за счет СТВ с ядром азота) с дополнительной структурой, соответствующей трем эквивалентным ядрам со спином ½. В параллельных экспериментах по регистрации ЭПР и люминесценции показано, что добавление ловушки резко снижает интенсивность свечения глобул. В среде, в которой содержался несветящийся экземпляр гриба, радикалы не обнаружены. 
Внешний вид (слева) и интенсивность люминесценции (справа) образцов воздушного (А) и глобулярного (Б) мицелия N. nambi, полученного при разных условиях культивировании гриба.
Появление спектра ЭПР после введения в среду гриба N. nambi спиновой ловушки DMPO (справа) и параллельный контроль автоокисления ловушки (слева).
Приоритетное направление VI.46 Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов.
Проект 139. Создание биолюминесцентных репортеров, направленных на выявление низко- и ультранизкокопийных белков
Проведен поиск условий повышения уровня экспрессии гибридных белков миниантитело к ФНО-люцифераза Renilla и его транспорта в периплазматическое пространство. Разработана система экспрессии в клетках BL21 Codon Plus (DE3) RIPL на основе плазмиды pFLAG-CTS, в которой в качестве лидерного используется пептид OmpA, обеспечивающий транспорт синтезируемого белка (не менее 20%) в периплазматическое пространство c фолдингом домена миниантитела. Полученный химерный белок выявляет ФНО в твердофазном анализе до 1,6 нг/ мл.
Твердофазный иммуноанализ ФНО с использованием гибридного белка G1-Rm7. А) – кинетики биолюминесцентных сигналов; Б) – зависимость интегрированного сигнала, от концентрации ФНО, сорбированного в лунках.
Проекты партнерских фундаментальных исследований СО РАН на 2012-2014 годы
Приоритетное направление VI.43. Экология организмов и сообществ.
Проект 8. Влияние глобального изменения температуры на биохимическое качество водных беспозвоночных как кормовой базы рыб
В 2012 г. выполнены совместные полевые исследования на нескольких озерах, расположенных в двух регионах: Большеземельской тундре и на хребте Ергаки (Восточная Сибирь). На основе изучения содержания и состава жирных кислот (ЖК) у кладоцер и копепод из теплого (Республика Беларусь) и холодных (Сибирь и Большеземельская Тундра) озер сделан вывод, что кладоцеры и копеподы в любой среде обитания имеют сравнительно постоянный видоспецифичный состав и содержание незаменимых длинно-цепочечных полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), в частности, копеподы по сравнению с кладоцерами имеют значительно более высокий уровень всех С22 полиненасыщенных ЖК, включая докозогексаеновую (ДГК); в случае замещения копепод кладоцерами в результате потепления запасы ДГК в зоопланктоне, как пищи для рыб, вероятно, будут убывать.
Многомерный дискриминантный анализ жирнокислотного состава Cladocera и Copepoda тёплых озёр (ТО) и холодных озёр (ХО). Кружки закрашенные – Cladocera ТО, кружки пустые – Cladocera ХО, треугольники закрашенные – Copepoda ТО, треугольники пустые – Copepoda ХО (пояснения в тексте).
Приоритетное направление VI.43. Экология организмов и сообществ.
Проект 4. Биоразнообразие, структура сообществ и метагеномика микроорганизмов соленых озер Хакасии, Сибирь
Методом количественного пиросеквенирования проанализирован таксономический состав и вертикальное распределение бактерий в водной толще озер Шира и Шунет. Показано, что пурпурные серные бактерии рода Thiocapsa, присутствовали в хемоклине и монимолимнионе озера Шунет, и составляли там значительную часть бактериального сообщества (около 38%). Однако в озере Шира данный род бактерий не был зарегистрирован, хотя ранее было показано, что данный род доминировал в обоих озерах в 2005 г (Рогозин и др., 2010). Данные пиросеквенирования согласуются с данными мониторинга численности пурпурных серных бактерий. Тем не менее, методом пиросеквенирования показано, что в хемоклине озера Шира в 2010 г. доминировали неидентифицированные гамма-протеобактерии, вероятно также являющиеся представителем фототрофных серных бактерий. Таким образом, выявлено, что в различные годы в обоих озерах могут доминировать разные виды фототрофных серных бактерий. Данный метод значительно превосходит по информативности и производительности прежние методы анализа таксономического состава природных микробных сообществ. Результат получен совместно с сотрудниками Центра изучения биоразнообразия (г.Тайбэй, Тайвань).
Относительная численность родов бактерий в оз.Шира (SA) и Шунет (ST). Номерами обозначены глубины.
3.3. Результаты работы молодых ученых, получивших финансирование по научным темам, утвержденным постановлением Президиума СО РАН от 13.01.2011 № 11 «О выделении дополнительных ставок научным организациям СО РАН для зачисления в штат молодых ученых
н.с. ИБФ СО РАН к.б.н. В.В. Красицкая
Тема: «Получение и изучение новых биолюминесцентных репортерных белков и разработка мультипараметрического молекулярного микроанализа на их основе»
Основные результаты исследований:
1. Разработан способ определения однонуклеотидного полиморфизма (SNP) на основе реакции удлинения праймера (PEXT) с последующим биолюминесцентным твердофазным микроанализом продуктов. В качестве репортеров используются светоизлучающие белки - обелины, обладающие разными характеристиками биолюминесцентных реакций. Показана перспективность способа на примере генотипирования гена проакцелерина - пятого коагуляционного фактора (FV) по сайту 1691 G→A (R506Q), а также гена метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR) по сайту 677 С→Т (А223V). Проведена оценка аналитических характеристик предложенного способа, а также показателей его затратности в сравнении с коммерческим тестом НПО «Литех», основанным на технологии ПЦР в реальном времени. Показано, что способ является высокочувствительным (для анализа достаточно 10 фмоль ДНК матрицы), и в отличие от теста «Литех» не зависит от метода и источника выделения геномной ДНК. Высокая воспроизводимость (коэффициент вариации DF (BLN/BLM) – 10,5 % (G/A генотип) и 14,4 % (G/G генотип)) свидетельствует о высокой надежности метода. По трудозатратам метод не отличается от ПЦР в реальном времени. Полученные результаты показывают пригодность метода для использования в практике клинических лабораторий.
2. В рамках интеграционного проекта СО РАН №139 были проведены исследования по получению слитых белков миниантитело – репортерный белок как потенциальных высокоэффективных меток для использования в биолюминесцентном иммуноферментном анализе. В качестве антитела использовали миниантитело 93ms4 к фактору некроза опухоли альфа (αФНО), представляющий собой вариабельный домен легкой цепи моноклонального антитела. ДНК фрагмент, кодирующий миниантитело был получен методом фагового дисплея в Институте химической биологии и фундаментальной медицины (г. Новосибирск). В результате работы был сконструирован плазмидный вектор pET22-93ms4-Obe-(His)6, который содержит в одной рамке считывания: ген миниантитела 93ms4 и ген фотопротеина обелина. Правильность конструкций подтверждена секвенированием. Полученный вектор обеспечивает под контролем промотора лактозного оперона в клетках Е.coli (штамм BL21 CodonPlus (DE3)-RIPL) высокий уровень синтеза гибридного белка (MW = 36.7 кДа), в виде телец включения. Белок обладает биолюминесцентной активностью фотопротеинового домена. Проводится поиск условий очистки и рефолдинга полученного гибрида для обеспечения аффинности домена миниантитела к αФНО человека.
3. В рамках гранта РФФИ были проведены исследования по влиянию модификации С-конца фотопротеина обелина на его стабильность и биолюминесцентную активность.
В результате работы было сконструировано два плазмидных вектора (pET19-OLY-(GGS)3-Streptag и pET19-OLY-SA-Streptag), и экспрессированы в клетках Е.coli (штамм BL21 CodonPlus (DE3)-RIPL) синтез гибридных белков, состоящих из фотопротеина обелина с С-конца у которого находится тирозин, линкер ((GGS)3 или SA) и полипептид, афинный к стрептавидину (StreptagII). Белки были получены в чистом виде и изучены их свойства. Гибриды стабильны (ICa free /ICa=4.5x10-6 для OLY-(GGS)3-Streptag и 7.5x10-6 для OLY-SA-Streptag), обладают биолюминесцентной активностью (38.14% от обелина дикого типа для OLY-(GGS)3-Streptag и 14.56% для OLY-SA-Streptag) и слабой аффинностью к стрептавидину (показано биолюминесцентным твердофазным анализом).
Публикации 2012 г.:
Красицкая В.В., Буракова Л.П., Пышная И.А., Франк Л.А. Выявление аллельных вариантов гена с помощью биолюминесцентных репортеров // Биоорганическая химия. 2012. Т. 38, № 3. С. 342-350.
Kudryavtsev A.N., Krasitskaya V.V., Petunin A.I., Burakov A.Y., Frank L.A. Simultaneous Bioluminescent Immunoassay of Serum Total and IgG-Bound Prolactins // Anal. Chem. 2012. V 84(7). P. 3119-3124.
Участие в конференциях:
Конференция «Реальные клинико-диагностические лабораторные услуги: степень соответствия современным стандартам лабораторной медицины, качество, себестоимость и цена», в рамках форума «Национальные дни лабораторной медицины – 2012» 2-4 октября 2012 г. (Красицкая В.В., Буракова Л.П., Франк Л.А., И.А. Ольховский, Субботина Т.Н. Использование биолюминесцентных репортеров при определении аллельных вариантов полиморфизма фактора V Лейден. Клиническая лабораторная диагностика – 2012. № 9; С. 64-65.)
17-й международный симпозиум по биолюминесценции и хемилюминесценции 27 мая – 3 июня 2012 г.
Krasitskaya V.V., Burakova L.P., Frank L.A. Simultaneous determination of SNP genotypes by photoprotein obelin and R. muelleri luciferase // abstract of the 17th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence // Luminescence - 2012. V 27; N 2; p.129-130.
Kudryavtsev A.N., Krasitskaya V.V., Frank L.A. Dual-analyte sinle-well bioluminescence immunoassay based on obelin color mutants // abstract of the 17th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence // Luminescence - 2012. V 27; N 2; p.116.
Frank L.A., Krasitskaya V.V., Kudryavtsev A.N., Burakova L.P., Stepanyuk G.A., Markova S.V., Vysotski E.S. Bioluminescent re-engineered proteins as effective reporters for in vitro assay // abstract of the 17th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence // Luminescence - 2012. V 27; N 2; p.131-132.
Заявка на патент РФ
Франк Л.А., Кудрявцев А.Н., Красицкая В.В., Высоцкий Е.С. «Способ одновременного определения двух аналитов биолюминесцентным молекулярным микроанализом» от 11.01.2012, регистрационный № 2011154712
Подготовлены и отправлены в печать рукописи статей в 2012 г.
Krasitskaya V.V., Kudryavtsev A.N., Shimomura O., Frank L.A. Obelin mutants as reporters in bioluminescent dual-analyte binding assay / Analytical Methods, Manuscript ID AY-ART-09-2012-025976
Руководство курсовой работой
Студентка СФУ Института фундаментальной биологии и биотехнологии, 3 курса группы ФБ0901-С – Сторожева Е.М. Тема: «Создание генетической конструкции для экспрессии гибридного белка миниантитело-обелин»
м.н.с. ИБФ СО РАН, к.б.н. М.Ю. Медведева Тема: «Изучение механизмов накопления техногенных радионуклидов и тяжелых металлов погруженными макрофитами реки Енисей»
Основные результаты исследований:
1) Исследовано содержание металлов (Fe, Cr, Zn, Co, Cu, Pb, Mn, Cd) в биомассе макрофитов р.Енисей (Fontinalis antipyretica, Potamogeton lucens, Batrachium kauffmani, Elodea canadensis) в пределах г. Красноярска и на разном удалении от города: до 100 км по течению, в районе с.Есаулово (45 км), с.Атаманово (88 км, вблизи сбросов ГХК) и с.Б.Балчуг (98 км). Из 4 исследованных видов макрофитов, можно выделить два вида - Fontinalis (водный мох) и Potamogeton (рдест), наиболее интенсивно накапливающих тяжелые металлы. Так, водный мох накапливал до 20 г Fe, до 70 мг - Cr, до 12 мг - Co, до 27 мг - Сu и до 3.5 мг - Pb на кг сухой массы. У рдеста блестящего зарегистрировано максимальное содержание Mn - до 7 г/кг и Cd – до 3 мг/кг. Максимальное содержание Zn было показано у B.kauffmani – до 140 мг/кг. Сравнение проб макрофитов из разных районов р.Енисей показало, что максимальное содержание металлов наблюдалось в биомассе макрофитов из районов Атаманово и Балчуг. Например, в биомассе мха из Балчуга содержание Cr увеличилось в 2.5 раз, а содержание Fe –в 5 раз по сравнению с пробами из Есаулово. Результаты свидетельствуют о том, что тяжелые металлы поступают в реку Енисей не только с промышленно-бытовыми сбросами г.Красноярска, но и с радиоактивными сбросами ГХК (г.Железногорск).
2) Исследовано распределение металлов в биомассе водного мха и рдеста блестящего методом химического фракционирования, в результате которого биомасса разделялась на 4 химические фракции (обменная, адсорбционная, органическая и минеральная). Максимальная доля исследуемых металлов содержалась в минеральном остатке биомассы, за исключением Co – он накапливался преимущественно в органической фракции и Zn, который накапливался в поверхностных фракциях (обменной и адсорбционной). Далее мы ранжировали элементы по прочности их связывания с биомассой макрофитов (Рис). Элемент считался прочносвязанным с биомассой, если доля его в минеральной и органической фракциях составляла более 75%;если эта доля не превышала 35%, то элемент считался слабосвязанным с биомассой. Для водного мха был получен следующий ряд по прочности связывания элементов (в порядке убывания): Fe>Cs>Eu>Sc>Sb>Co>Ca>Sr>Zn; для рдеста блестящего: Cs >Fe >Eu >Sc >Sb >Co > Sr=Ca >Zn. Было показано, что Ca, Sr и Zn - находились в слабосвязанном виде на поверхности водного мха и рдеста, в то время как Fe, Cs и Eu были прочно связаны с биомассой. Такие элементы, как Sc, Sb и Co по прочности связывания занимали промежуточное положение. На рисунке также приведено сравнительное распределение стабильных и радиоактивных изотопов элементов. Показано, что распределение радионуклидов в биомассе водного мха и рдеста было аналогично распределению их стабильных изотопов (для Sc, Co, Zn, Cs, Eu, Sb). Исходя из этого, можно предположить, что накопление радионуклидов макрофитами происходит, в основном, по изотопному механизму.
|
Распределение радиоактивных и стабильных изотопов элементов по прочности их связывания (в %) с биомассой водного мха:
1 – на поверхности или внутри клеток в слабосвязанном виде;
2 – равномерно распределены между фракциями поверхности и биомассы;
3 – прочно связаны с биомассой.
| |
