КОЛЛЕКЦИЯ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ И ЦИАНОБАКТЕРИЙ IPPAS ИФР РАН (УНУ КМЦ IPPAS ИФР РАН)

Коллекция микроводорослей и цианобактерий IPPAS

УНИКАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ УСТАНОВКА КОЛЛЕКЦИЯ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ И ЦИАНОБАКТЕРИЙ IPPAS ИФР РАН (УНУ КМЦ IPPAS ИФР РАН) включена в каталог центров коллективного пользования научным оборудованием (ЦКП) и уникальных стендов и установок (УНУ) Российской Федерации.

Характеристика УНУ:

Коллекция микроводорослей и цианобактерий IPPAS ИФР РАН (КМЦ IPPAS ИФР РАН) обеспечивает проведение комплексных научных исследований в области биотехнологии микроводорослей и цианобактерий.

КМЦ IPPAS ИФР РАН включает в себя 4 участка:

1. собственно коллекцию микроводорослей и цианобактерий;
2. подготовительный участок;
3. производственный участок;
4. участок биохимического анализа биомассы.

Все участки оснащенны как отечественным (включая уникальные фотобиореакторы, сконструированные в ИФР РАН), так и импортным оборудованием.

Документы:

Положение о коллекции

Технологический паспорт коллекции

Заключительный отчет о научно исследовательской работе "Инвентаризация и развитие коллекции микроводорослей IPPAS" за 2017 г., соглашение № 007-03-708

Сокращенное наименование УНУ: КМЦ IPPAS ИФР РАН

Год создания УНУ: 2017 г. («Приказ о создании УНУ»)

Размер занимаемых УНУ площадей, м2: 150

Организационный статус подразделения ИФР РАН, осуществляющего непосредственную эксплуатацию УНУ:

ОТДЕЛ МОЛЕКУЛЯРНЫХ БИОСИСТЕМ

Группа экофизиологии микроводорослей (с Коллекцией IPPAS)

Состав группы:

Синетова Мария Андреевна – старший научный сотрудник, к.б.н., руководитель работ
Тел.: (499) 678-53-46, моб.тел.: +7(985) 478-72-62, добавочный: 3-46, E-mail: maria.sinetova@mail.ru

Козлова Анна Юрьевна – младший сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-53-46, добавочный: 3-46, E-mail: x_ann@mail.ru

Кривова Зинаида Викторовна – инженер
Тел.: (499) 678-53-46, добавочный: 3-46, E-mail: simpsomania@mail.ru

Маркелова Александра Георгиевна – старший научный сотрудник
Тел.: (499) 678-53-46, добавочный: 3-46, E-mail: fialma@yandex.ru

Маслова Инна Петровна – старший научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-53-46, добавочный: 3-46

Мессинева Екатерина Михайловна – научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 678-53-46, добавочный: 3-46, E-mail: musculus@mail.ru

Описание УНУ, назначение, главные преимущества:

Коллекция микроводорослей и цианобактерий IPPAS была основана в 1958 г. к.б.н. М.Г. Владимировой и в настоящее время находится в составе Группы экофизиологии микроводорослей ИФР РАН. Коллекция имеет международный статус (шифр IPPAS), входит в Европейскую ассоциацию коллекций культур ECCO, зарегистрирована во Всемирном центре данных о микроорганизмах (World Data Centre for Microorganisms, WDCM) под номером 596.

В настоящий момент коллекция включает в себя более 400 штаммов микроводорослей и цианобактерий. Эукариотические водоросли (около 250 штаммов) представлены главным образом различными зелеными микроводорослями, есть также представители отделов красных, эвгленовых, диатомовых, эустигамтофитовых и желто-зеленых водорослей. Среди штаммов цианобактерий (около 150 штаммов) есть как различные дикие формы, так и 90 мутантов Synechocystis sp. PCC 6803 по регуляторным и метаболическим генам. Уникальной особенностью КМЦ IPPAS является то, что целью ее создания было собрание штаммов, обладающих особыми физиолого-биохимическими свойствами и являющихся потенциальными производителями ценных метаболитов для биотехнологии. С этой целью в коллекции поддерживаются различные экстремофильные штаммы: термофилы из горячих источников, психрофилы – симбионты байкальских и беломорских губок, обитатели снежников, галофилы из соленых озер, ацидофилы из кальдер вулканов, алкалофилы из содовых озер. Представлены в коллекции также и штаммы, ставшие популярными модельными объектами в различных научных направлениях. Так, в настоящее время штаммы из коллекции КМЦ IPPAS используются для изучения механизмов внутриклеточной регуляции (Cyanothece, штаммы дикого типа и мутанты Synechocystis), самого процесса фотосинтеза на различных уровнях (штаммы дикого типа и мутанты Synechocystis, Acaryochloris, Dunaliella), в частности CO₂-концентрирующего механизма (различные штаммы цианобактерий 'Microcoleus', 'Rhabdoderma' и зеленых микроводорослей Chlorella, Chlamydomonas).

Для целей патентной процедуры коллекцией поддерживается более 20 депонированных штаммов. Коллекция выступает в качестве референтной лаборатории, выполняет сервисные функции. Коллекционные фонды являются основой для проведения научно-исследовательской, учебной и просветительской работы, а также базой для выполнения инновационных биотехнологических проектов.

Фонды коллекции доступны для научных и образовательных организаций.

КМЦ IPPAS ИФР РАН размещается в двух помещениях, оборудованных системами кондиционирования воздуха для поддержания постоянной температуры. Имеются климатические камеры с постоянным освещением и холодильные боксы для длительного хранения культур и клеток, ламинарные боксы для стерильных работ по пересадке коллекционных единиц хранения.

На подготовительном участке проводятся работы по очистке воздуха; подготовке и стерилизации посуды и оборудования; приготовлению и стерилизации сред для культивирования; поддержанию в коллекциях штаммов микроводорослей и цианобактерий; подготовке отобранных штаммов к выращиванию в фотобиореакторах. Участок укомплектован оборудованием для очистки воды и паровыми автоклавами, стерилизационными и сушильными установками, климатическими камерами с контролируемыми условиями культивирования, орбитальными круговыми качалками для длительного культивирования штаммов-продуцентов в колбах с системой регулирования количества оборотов, ламинарными шкафами-боксами, а также аналитическим оборудованием (pH-метры, весы, насосы и др.).

Производственный участок оснащен фотобиореакторами различного объема (от 0,25 до 150 л), в которых осуществляют собственно аппаратное культивирование клеток в лабораторных, пилотных и полупромышленных установках.

На участке биохимического анализа биомассы клетки отделяют от культуральной жидкости и проводят анализ клеточной биомассы на содержание белка, липидов, углеводов, идентификации индивидуальных жирных кислот, пигментов. Молекулярно-генетический анализ предполагает полногеномное или частичное (16S рРНК, 18S рРНК) секвенирование. Этот участок оснащен комплектом аналитического оборудования для проведения биохимических и молекулярно-генетических анализов различной степени сложности (ВЭЖХ, спектрофотометры, геномный секвенатор, оборудование для двумерного электрофореза белков и др.).

КМЦ IPPAS ИФР РАН по совокупности параметров является уникальной установкой для разработки биотехнологий получения биопрепаратов из микроводорослей и цианобактерий для нужд пищевой, фармацевтической, косметической промышленности. Имеющиеся и постоянно нарастающие объемы единиц хранения Коллекции позволяют сохранять генофонды видов и штаммов из разных сред обитания и климатических зон. Коллекция может предоставлять объекты исследования с заданными свойствами, гарантировать сохранение новых штаммов микроводорослей, полученных в результате работ по проекту в других организациях и имеющих биотехнологический потенциал. Коллекция имеет опыт сотрудничества с биотехнологическими и медицинскими компаниями с целью разработки технологи производства и получения конечных продуктов из охарактеризованных и отобранных штаммов.

Каталог КМЦ IPPAS ИФР РАН

Основные направления научных исследований, проводимых с использованием УНУ:

• Формирование, пополнение и сохранение фонда непатогенных природных и генетически модифицированных штаммов цианобактерий и микроводорослей, которые могут стать производителями биотехнологически ценных метаболитов или модельными объектами фундаментальных исследований;
• Идентификация коллекционных штаммов с использованием морфологических, ультраструктурных, биохимических и молекулярно-генетических методов;
• Поиск оптимальных условий для хранения и роста имеющихся штаммов;
• Систематизация информации о коллекционных штаммах, обновление каталога и обеспечение доступа пользователей к нему;
• Разработка методов очистки поступивших штаммов от контаминантов;
• Характеристика потенциальных штаммов-продуцентов ценных соединений методами геномики, протеомики и метаболомики.

Наиболее значимые научные результаты исследований:

С 2014 г. по настоящее время штаммы Коллекции IPPAS используются для выполнения проекта РНФ № 14-14-00904 «Экофизиологическая и биохимическая характеристика штаммов Коллекции цианобактерий и микроводорослей IPPAS, перспективных для получения ценных метаболитов». Данный проект был направлен на выявление и изучение штаммов фотосинтезирующих микроорганизмов (цианобактерий и микроводорослей) из коллекции IPPAS ИФР, способных синтезировать коммерчески востребованные метаболиты: пигменты-антиоксиданты, насыщенные и полниненасыщенные жирные кислоты, антибактериальные, бактериостатические вещества, а также вещества с фунгицидными свойствами.

С этой целью был произведен скрининг 20 штаммов микроводорослей и цианобактерий, для которых были получены данные по скорости роста, содержанию углеводов, белков, липидов, жирных кислот и пигментов. В соответствии с поставленными задачами из проскринированных штаммов было выбрано 4 перспективных штамма: IPPAS B-1200 Cyanobacterium sp. – продуцент короткоцепочечных насыщенных и мононенасыщенные жирных кислот, перспективный для производства биотоплива; IPPAS H-242 Eustigmatos sp., обладающий повышенным содержанием липидов (до 20%) с большой долей эйкозопентаеновой кислоты (до 17,5%) и высоким соотношением каротиноидов к хлорофиллу; IPPAS C-1210 Chlorella sp. с повышенным содержанием липидов (до 14 %) и способностью запасать значительное количество ТАГ; IPPAS B-1220 Desertifilum sp., потенциальный продуцент цианотоксинов, имеющих фармакологическое применение, который характеризуется необычным составом жирных кислот: в его липидах содержатся 16:1?7 и 16:2 ?7,10 жирные кислоты, редко встречающиеся у цианобактерий. Все штаммы отличаются высокими скоростями роста (время удвоения 9-22 ч). Для каждого выбранного штамма были подобраны оптимальные для роста условия (среда, температура). Также были выявлены условия, в которых происходит накопление целевого продукта. Для Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200 были идентифицированы ключевые гены биосинтеза жирных кислот, один из которых (desC) клонирован и охарактеризован.

В рамках выполнения государственного задания в Коллекции ведутся работы по выделению альгологически чистых и аксенических культур цианобактерий и микроводорослей из экстремальных местообитаний, исследуется их морфология, ультраструктура и последовательности ДНК-штрихкодов для определения таксономического положения. Коллекция IPPAS также выполняет работы по поддержанию и исследованию уже имеющихся единиц хранения, перспективных для биотехнологии.

Перечень актуальных услуг, оказываемых УНУ ОБК ИФР РАН заинтересованным пользователям:

• Идентификация штаммов микроводорослей и цианобактерий с использованием морфологических, ультраструктурных, биохимических и молекулярно-генетических методов;
• Поиск оптимальных условий для хранения, роста и увеличения продуктивности штаммов микроводорослей и цианобактерий;
• Разработка методов очистки штаммов микроводорослей и цианобактерий от контаминантов;
• Характеристика потенциальных штаммов-продуцентов ценных соединений методами геномики, протеомики и метаболомики.

Перечень основного технологического оборудования:

• pH-метр
• Автоклавы
• Амплификаторы ДНК
• Бактерицидный проточный рециркулятор
• Бокс абактериальной воздушной среды
• Весы
• Вибрационная мельница MM 400
• Камеры климатические
• Камеры морозильные
• Модульная система ВЭЖХ Shimadzu LC-20 Prominence в комплекте
• Морозильник -80C
• Система мини-электрофореза
• Система термо- и светорегулирования для культивации цианобактерий и микроводорослей (культивационная система)
• Системы кондиционирования
• Системы очистки воды
• Спектрофотометры
• Термостаты
• Холодильники
• Центрифуги

Используемые методики:

1. Стандартная операционная процедура по подготовке стерильной посуды.
2. Стандартная операционная процедура по приготовлению питательных сред.
3. Стандартная операционная процедура по периодическому пересеву штаммов фонда коллекции IPPAS.
4. Стандартная операционная процедура по проверке аутентичности поддерживаемого фонда цианобактерий и микроводорослей.
5. Стандартная операционная процедура по криоконсервации штаммов цианобактерий и микроводорослей коллекции IPPAS.
6. Стандартная операционная процедура по введению (депонированию) штаммов цианобактерий и микроводорослей в фонд коллекции IPPAS.
7. Стандартная операционная процедура по подготовке штаммов цианобактерий и микроводорослей фонда коллекции IPPAS к выдаче.
8. Стандартная операционная процедура по проверке чистоты штаммов цианобактерий и микроводорослей коллекции IPPAS.
9. Стандартная операционная процедура по выделению альгологически чистых культур цианобактерий и микроводорослей из накопительных культур.
10. Стандартная операционная процедура получения аксеничных штаммов из альгологически чистых культур.
11. Стандартная операционная процедура по таксономической идентификации штаммов цианобактерий коллекции IPPAS ИФР РАН с использованием полифазного подхода.
12. Стандартная операционная процедура по таксономической идентификации штаммов зеленых микроводорослей коллекции IPPAS ИФР РАН с использованием полифазного подхода.
13. Стандартная операционная процедура характеристики биотехнологического потенциала штаммов фонда коллекции IPPAS ИФР РАН.

Регламент доступа к имеющемуся оборудованию:

Для проведения работ с использованием оборудования и объектов УНУ необходимо ознакомиться с правилами отбора заявок, заполнить заявку на услуги и отправить ее по электронной почте руководителю УНУ.

Форма Заявки на УНУ

Правила отбора заявок третьих лиц

Проект Договора (НИР)