Биология и биотехнология аэробных метилотрофов

Восстановленные С1-соединения – ростовые субстраты аэробных метилотрофов
Соединение Формула Основной источник
Метан СН4 (А)биогенный метан (Газовые месторождения, метаногенез)
Метанол CH3OH Окисление СН4, лигнин, пектин
Формальдегид HCOH Деревообрабатывающая промышленность, микробный метаболизм
Формамид CHONH2 Химический синтез
Диметилформамид HCON(CH3)2 Химический синтез
Мочевина CO(NH2)2 Метаболизм животных
Муравьиная кислота HCOOH Микробный метаболизм
Моноокись углерода CO Продукт горения
Диметиловый эфир (CH3)2O Окисление СН4, химический синтез
Бромметан CH3Br Планктон, водоросли
Дибромметан CH2Br2 Планктон, водоросли
Метилйодид CH3I Химический синтез
Хлорметан CH3Cl Древесина, океаны
Дихлорметан CH2Cl2 Химический синтез
Хлороформ CHCl3 Химический синтез
Тетрахлорметан CCl4 Нефтехимия
Монометиламин CH3NH2 Продукт разложения рыбы
Диметиламин (CH3)2NH Продукт разложения рыбы
Триметиламин (CH3)3N Продукт разложения рыбы
Триметиламин N-оксид (CH3)3NO Рыбы и беспозвоночные
Тетраметиламмоний (CH3)4N+ Химический синтез
Метилнитрат CH3ONO2 Выдыхаемый газ диабетиков
Сероуглерод CS2 Почва, растения
Карбонилсульфид COS Продукт окисления CS2
Диметилсульфид (CH3)2S Целлюлозно-бумажная промышленность
Диметилдисульфид (CH3)2S2 Микробный метаболизм
Диметилтрисульфид (CH3)2S3 Газ, образуемый клетками раковых опухолей
Диметилсульфониопропионат (СН3)2S+(CH2)2COO- Метаболит фитопланктона, бактерий и растений
Диметилсульфоксид (CH3O)2SO Метаболит фитопланктона, бактерий и растений
Метантиол CH3SH Метаболит фитопланктона, бактерий и растений
Триметилсульфонат (CH3)3S+ Нефтехимия
Метансульфоновая кислота CH3SO3H Фотоокисление (CH3)2S
Метилсульфат CH3OSO3H Химический синтез
Диметилсульфат (CH3O)2SO2 Горение угля
Тиоцианаты SCN- Обогащение металлов
Цианиды CN- Обогащение металлов
Роданиды CNS- Обогащение металлов

Основные этапы исследований биологии аэробных метилотрофов
Таксономическое разнообразие аэробных метилотрофов
выделение монокультур метилотрофов
создание коллекций охарактеризованных культур
выделение экстремофильных представителей
Экология и биотехнологический потенциал аэробных метилотрофов
Обнаружение глобальной биогеохимической роли метилотрофов в циклах С, N и S
Доказательство симбиоза метилотрофов с беспозвоночными животными и растениями
Реализация биотехнологического потенциала метилотрофов
Пути первичного окисления С1-соединений
Открытие ферментов окисления метана, метанола и метиламина
Расшифровка кодирующих их генных кластеров
Идентификация генов и ферментов птериновых путей окисления формальдегида
Пути первичной ассимиляции С1-соединений
Пути промежуточного метаболизма
Выявление дихотомии путей метаболизма С и N у метилотрофов
Обнаружение множественных энзиматических дефектов в центральных путях метаболизма облигатных метилотрофов
Характеристика генов и ферментов азотфиксации у метилотрофных бактерий
Геномика и протеомика аэробных метилотрофов

Метилотрофы перспективны для «зеленой» биотехнологии
СН4 и СН3ОН – доступные и возобновляемые источники С и Е для аэробных метилотрофов, метаболическая организация/регуляция которых хорошо изучена;
идеальные хозяева для гомо- и гетерологичной экспрессии белков, обладающие сильными промоторами (МДГ, AO, ФАДГ, ФДГ и др.) и компартментацией метаболизма;
эффективные продуценты биопротекторов и биостабилизаторов (эктоина, ПГБ/В, ЭПС, пигментов), а также S-слоев для точной ультрафильтрации (нанотехнологии, биомедицина);
фитосимбионты или ‘маленькие фермеры’, удаляющие C1-метаболиты растений и поставляющие ауксины, цитокинины, витамин B12 и аммоний, тем самым ускоряющие рост гнотобионтов, регенерантов и эксплантов после генно-инженерных манипуляций. Используются также как продуценты антиоксидантов (пигменты), сидерофоров (метанобактин) и подавляют рост патогенов растений (бактофил и метилобактерин);
как агенты биоаналитики (чувствительные элементы биосенсоров), биодеградации и биоремедиации токсичных C1- и Cn-соединений, в том числе для снижения эмиссии взрывоопасного метана в угольных шахтах.

Валовые продукты
Чистые вещества
Биоактиваторы
Полигидроксиалканоаты
Интермедиаты этилмалонатного пути
GFP
Инсектициды бактриоцины
Промышленные ферменты
Пигменты (каротиноиды, меланины, пиовердин)
Поликетиды
Органические и аминокислоты
Серин
ПГБ/В
2S-метилсукцинат
Мезаконат
Фитогормоны (цитокинины, ауксины)
Витамины и коферменты (В2, B12, ФМН, ФАД, PQQ, TTQ)
Кормовой белок
Аэробные метилотрофы как агенты биосинтеза
Экзополисахариды
Цитохром с

Темы рефератов
Растворимая и мембранная метанмонооксигеназы
Са2+-зависимые и Ln3+-зависимые хиноновые метанолдегидрогеназы
Пути окисления формальдегида
(прямой, циклический, 3 кофактор-зависимых)
Пути С1-ассимиляции
(РМФ, РБФ, сериновый)
Метилотрофы как фитосимбионты
Экстремофильные/толерантные метанотрофы
(адаптация к рН, NaCl)
Филогенетические группы метилотрофов
(сравнение протеобактерий с Verrucomicrobia)
Метилотрофные дрожжи: таксономия и метаболизм
Генопротеомика метанотрофов и метилотрофных бактерий
Биотехнологический потенциал метилотрофов
(SCP, ПГБ, осмолиты, метаболиты, фосфолипиды и т.п.)