Введение к работе
Актуальность проблемы Археи филума Crenarchaeota представляют одну из наиболее глубоких филогенетических ветвей прокариот С момента пионерских исследований Т Брока (Brock, 1978) в Йеллоустонском Национальном парке в 70-х гг и последующих работ В Циллига и К Щтеттера (Zilhg et al, 1982, Stetter, 1996) до середины 90-х гг XX века все представители этого филума формировали небольшую гомогенную группу, представленную гипертермофилами с серньм метаболизмом, обитающими только в зонах вулканической активности В течение последних двух десятилетий в связи с развитием новых молекулярно-биологических подходов, позволяющих детектировать микроорганизмы в природных экосистемах без предварительного культивирования, огромное количество "филотипов" Crenarchaeota было найдено как в "холодных" местообитаниях, так и в морских и наземных гидротермах В связи с таким широким распространением в природных экосистемах представители Crenarchaeota могут вносить значительный вклад в глобальные энергетические циклы (Schleper et al, 2005) Однако физиологические свойства и метаболизм новых линий Crenarchaeota остаются неясными, так как лишь единичные виды удается выделить в чистую культуру или хотя бы получить стабильный рост в лабораторных условиях
Большой интерес к термофильным прокариотам, и, в частности, к термофильным Crenarchaeota как к представителям наиболее древних филогенетических линий, связан с теориями о происхождении жизни на Земле и с исследованиями механизмов приспособления к существованию при высоких температурах Фундаментально-научный интерес к уникальным по стабильности биополимерам термофильных прокариот сопровождается интенсивным изучением возможности их практического применения в различных областях биотехнологии и индустрии
В связи с этим изучение распространения и биоразнообразия термофильных Crenarchaeota, а также поиск новых культивируемых представителей этой группы, представляет научный и практический интерес
Дели и задачи исследования Целью настоящей работы была молекулярная детекция и идентификация представителей царства Crenarchaeota с помощью олигонуклетидных праймеров и зондов, специфичных к генам 16S рРНК, а также выделение и характеристика новых представителей Crenarchaeota Основные задачи исследования состояли в следующем
1. Разработка методов молекулярной детекции представителей филума
Crenarchaeota 2 Проведение детекции представителей Crenarchaeota в накопительных культурах и природных образцах
-
Мониторинг накопительных культур Crenarchaeota
-
Выделение в чистую культуру новых термофильных представителей Crenarchaeota
5 Фенотипическая и филогенетическая характеристика новых изолятов
Научная новизна и практическая значимость работы Разработаны олигонуклеотидные праймеры для детекции представителей архей филума Crenarchaeota и зонды для детекции представителей рода Desulfurococcus Высокая специфичность праймеров позволяет делать выводы о наличии представителей Crenarchaeota в накопительных культурах и природных образцах непосредственно по результатам ПНР-амплификации С использованием разработанных подходов изучен состав Crenarchaeota, населяющих горячие источники полуострова Камчатка, Байкальского региона, о Кунашир и Исландии В числе детектированных организмов были близкие как к культивируемым представителям царства Crenarchaeota пор. Desulfurococcales, Thermoproteales, Sulfolobales, так и к некультивируемым Crenarchaeota Предлагаемый нами метод молекулярно-биологической детекции гипертермофильных архей рода Desulfurococcus позволил провести быстрый и достоверный скрининг этих организмов в культурах и природных образцах На основании совокупности физиологических и филогенетических признаков описан новый вид Desulfurococcus fermentans и дана его полная фенотипическая характеристика Применение комбинации молекулярно-биологических и культуральных методов позволило культивировать и дать первичную фенотипическую характеристику "Fervidococcus fontis" - представителя новой филогенетической ветви Crenarchaeota, ранее включавшей лишь некультивируемые организмы Полученные результаты расширяют представления о биоразнообразии термофильных представителей филума Crenarchaeota Новые организмы могут являться источниками новых ферментов для различных областей биотехнологии
Апробация работы Материалы диссертации были представлены на международных конференциях "IV* International Congress on Extremophiles", 2002, "1st FEMS Congress of European Microbiologists", 2003, "International Congress on Thermophiles", 2003, "V International Congress on Extremophiles", 2004, "International conference "Archaea", 2005; "International workshop "Biodiversity, molecular biology and biogeochemistry of thermophiles", 2005, "2nd FEMS Congress of European Microbiologists", 2006, "International Congress on Thermophiles 2007", а также на XV международной молодежной зимней школе-конференции, 2003
Публикации По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ 2 экспериментальные статьи, 9 тезисов конференций, 2 статьи находятся в печати
Объем и структура диссертации Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, содержащей методы и результаты исследования с обсуждением, заключения, выводов и списка литературы, который содержит 188 наименований работ Материалы диссертации изложены на страницах машинописного текста и включают 21 рисунок и 10 таблиц
