Научные проекты

1. Грант РНФ «Вредоносные цветения инвазийных потенциально токсичных динофлагеллят: экологические, клеточные и молекулярно-генетические предпосылки распространения в прибрежных водах морей европейской части России», 2019–2021, № 19–14-00109, рук. С.О. Скарлато.

Проект направлен на выявление внешних предпосылок (экологических триггеров) и внутренних механизмов (клеточных и молекулярно-генетических драйверов) вредоносных цветений инвазийных потенциально токсичных динофлагеллят и разработку методов прогнозирования этих опасных явлений в прибрежных водах морей европейской части России. Актуальность, научная значимость и практическая востребованность решения данной проблемы определяются большим социально-экономическим значением этих организмов для человека и среды его обитания. Многие динофлагелляты известны своей способностью к синтезу вторичных метаболитов различной химической природы, которые токсичны для животных и человека. Особенно велика роль этих жгутиконосцев в формировании вредоносных «цветений» («красных приливов»), нарушающих баланс веществ и структуру потоков энергии в экосистемах, губительно действующих на флору, фауну, аквакультуру, качество морских прибрежных вод и здоровье человека. Исследования проводятся в рамках нового научного направления – «Трансляционная водная экология», предложенного руководителем данного проекта (Skarlato et al., 2018). Это научное направление подразумевает оперативный перенос в гидробиологию результатов новейших исследований, выполненных с помощью современных молекулярно-генетических и клеточно-биологических методов.

2. Грант РНФ «Метагеномный подход для изучения разнообразия, распространения и основных путей эволюции опистоспоридий (Opisthokonta: Opisthosporidia)», 2019–2022, № 19–74-20136, рук. Е.С. Насонова.

Проект посвящен метагеномным и геномным исследованиям новой крупной клады паразитических эукариот – Opisthosporidia. Ключевые задачи: изучение разнообразия и определение границ групп в пределах клады, оценка их распространенности в природных местообитаниях, описание новых представителей опистоспоридий, получение данных об их строении и тонкой организации, секвенирование и анализ их геномов. В основу работу положен комплекс методов и подходов, который позволит нам прямо из природной ДНК получить длинные последовательности, подходящие для мультигенного филогенетического анализа. В результате выполнения проекта будет получена новая хорошо разрешенная филогения опистоспоридий, в том числе проведен мультигенный филогенетический анализ с хорошей представленностью всех крупных групп. Эти данные позволят по-новому взглянуть на проблемы анализа и реконструкции эволюционных процессов в пределах голомикот в целом и опистоспоридий, в частности.

3. Грант РНФ «Реорганизация клеточных покровов динофлагеллят как ключевой фактор, определяющий их продуктивность и значение для аквакультуры», 2018–2020, № 18–74-10093, рук. О.В. Матанцева.
Динофлагелляты – это одноклеточные эукариоты, оказывающие значительное влияние на водные экосистемы, в том числе экосистемы аквакультурных хозяйств. Они играют важнейшую роль в функционировании циклов биогенных элементов, способны как к фотосинтезу, так и к гетеротрофному питанию, а многие виды являются продуцентами химических соединений, токсичных для человека и представляющих опасность при ведении аквакультуры. Одной из уникальных черт динофлагеллят является экдизис – реорганизация сложноустроенных клеточных покровов в ответ на стрессовые воздействия. Данный проект направлен на изучение особенностей физиологии клетки, претерпевающей экдизис, и клеточных механизмов этого процесса. Данные, полученные в ходе запланированных исследований, необходимы для расширения представлений о физиологии эукариотических клеток, понимания динамики природных и лабораторных популяций динофлагеллят, а также решения таких важных задач, как предсказание и предотвращение их цветений в прибрежных водах морей и океанов.

4. Грант РНФ «Уникальные HCN-подобные каналы оомицетов – возбудителей заболеваний сельскохозяйственных растений и промысловых животных», 2018–2019, № 18–74-00137, рук. И.А. Поздняков.
Оомицеты – это группа паразитических эукариотных микроорганизмов, представляющих угрозу агро- и аквакультуре во всем мире. Эти организмы являются паразитами различных культурных растений, промысловых видов рыб и ракообразных. По современным оценкам только на борьбу с фитофторозами в мире ежегодно тратится 10 млрд. долларов США. Несмотря на большое экономическое значение этих организмов, многие аспекты их клеточной биологии до сих пор остаются мало изученными. При этом практически ничего не известно о системе ионной сигнализации у этих организмов. Тем не менее, эти сведения необходимы для разработки новых химических агентов для борьбы с заболеваниями, вызываемыми оомицетами. Данный проект направлен на изучение биофизических, фармакологических и физиологических свойств необычных ионных каналов, управляемых циклическими нуклеотидами, – 2xHCNL-каналов, обнаруженных нами у этих организмов. Эти ионные каналы уникальны тем, что их порообразующая субъединица представляет собой удвоенную структуру, обе части которой гомологичны HCN-каналу многоклеточных животных. Уникальность 2xHCNL-каналов и их отсутствие как у растительных, так и у животных хозяев, делает их привлекательными потенциальными мишенями для действия специфичных химических агентов.

5. Грант РФФИ «Мечниковеллиды – ключевая группа для понимания пути возникновения и эволюционного становления микроспоридий (Opisthokonta: Microsporidia), 2018–2020 гг., № 18–04-01359а, рук. Е.С. Насонова.

Проект направлен на изучение эволюционного становления микроспоридий (Opisthokonta: Microsporidia). Эта группа облигатных внутриклеточных паразитов важна для понимания основных закономерностей редуктивной эволюции эукариотической клетки, компактизации генома и формирования специализированных клеточных структур. Мы проводим исследования базальных групп микроспоридий, в частности, мечниковеллид (Microsporidia: Rudimicrosporea) – гиперпаразитов грегарин из кишечника полихет и некоторых других морских беспозвоночных. До недавнего времени для них не было получено вообще никаких молекулярных данных, а современные описания видов можно было пересчитать по пальцам одной руки. Наши недавние исследования показали, что это богатая видами группа, разнообразие которой в настоящее время принципиально недооценено. В ходе выполнения работы мы изолируем новые виды мечниковеллид из природных местообитаний и экстрагируем ДНК из индивидуально изолированных клеток для полногеномной амплификации и секвенирования геномов этих организмов. Мы осуществляем филогеномный и сравнительный геномный анализы и изучаем “приобретения и потери” генов у микроспоридий и их ближайших родственников. Реализация этого проекта позволит нам понять, где же именно в эволюционном древе начались перестройки генома и генного ландшафта, приведшие в итоге к становлению миниатюрных и компактных геномов микроспоридий. В результате выполнения проекта мы выясним, какие именно морфологические и геномные преобразования стали ключевыми для этой группы протистов и в какие моменты их эволюционного развития они могли возникнуть.

6. Грант РФФИ «Жизненный цикл и гетерогенность популяции динофлагеллят Prorocentrum minimum», 2018–2020 гг., № 18–34-00907мол‑а, рук. М.А. Бердиева.
Prorocentrum minimum (Pavillard) Schiller – представитель планктонных армированных динофлагеллят, вид-космополит, демонстрирующий высокие темпы заселения новых регионов. Вспышки численности этого организма были зафиксированы в прибрежных водах практически по всему миру. Однако сведения о жизненном цикле данного организма до настоящего времени оставались весьма фрагментарными. В отсутствие исчерпывающих данных о стратегиях развития динофлагеллят данного вида невозможно говорить о механизмах успешности их распространения и причинах резких вспышек численности. В рамках выполнения проекта изучены стадии жизненного цикла P. minimum, показана возможность перехода к половому процессу, полученные результаты представлены в виде обобщенной модели. Продолжаются исследования по выявлению внешних условий, определяющих тот или иной вариант развития. Полученные данные и выдвинутые гипотезы обсуждаются в свете современной концепции о сложности жизненных циклов динофлагеллят.