Роскосмос. Эксперименты в космосе.

[sugar_dude]

Роскосмос. Эксперименты в космосе.

 

Шифр эксперимента: ОЧБ

 

Наименование эксперимента: Воздействие факторов КП на штамм-продуцент супероксиддисмутазы

 

Цель эксперимента: Разработка методов повышения продуктивности рекомбинантных штаммов-продуцентов Cu-, Zn-супероксиддисмутазы человека путем инкубации культур микроорганизмов в условиях орбитального космического полета и последующей селекции в лабораторных условиях.

 

Задачи эксперимента:

 

• Оптимизация условий экспозиции культур бактериальных рекомбинантных штаммов-продуцентов СОД в условиях орбитального космического полета.

 

• Отработка условий экспозиции дрожжевого штамма-продуцента СОД.

 

• Получение рекомбинантных штаммов-продуцентов БАВ с улучшенными характеристиками.

 

Краткое описание эксперимента: Содержание КЭ в натурных условиях - экспозиция образцов культур исследуемых штаммов при различных температурах по согласованной циклограмме эксперимента. Опыты проводятся в период смены экипажей ОК.

 

Специализированная аппаратура - контейнеры "Биоконт" и "Биоконт-Т", биореактор "Рекомб-К" (в заключительных экспериментах). В контейнеры на Земле заправляются образцы культур рекомбинантных штаммов с различной частотой засева (в герметически закрытых микропробирках), в емкости биореактора - посевной материал и свежие питательные среды. Контейнеры или биореактор доставляются на борт транспортного корабля в пассивном холодильнике (2-7°С). При использовании биореактора КЭ начинается с пересева бактериальной культуры в свежую питательную среду. Образцы из контейнера или свежезасеянная культура в биореакторе подвергаются экспозиции по согласованной циклограмме, затем переносятся в бортовой холодильник до окончания экспедиции. Доставка образцов в лабораторию для анализа и селекции осуществляется в пассивном холодильнике (2-7°С). В ходе выполнения КЭ необходимо регистрировать циклограмму - время и температуру экспозиции образцов. Для адекватной интерпретации результатов, а также для сопоставления результатов различных опытов целесообразно регистрировать также изменения микрогравитации, магнитного поля и проникающей радиации внутри ОК.

 

Новизна эксперимента: Проводимые исследования являются оригинальными и не имеют аналогов.

 

Данные по повышению сегрегационной стабильности плазмид в условиях микрогравитации, на которых основана постановка задачи КЭ, оригинальны. Работ по улучшению характеристик рекомбинантных штаммов бактерий - продуцентов БАВ с помощью экспозиции в условиях орбитального космического полета и последующей наземной селекции в России и за рубежом не проводится.

 

Результаты эксперимента:

 

• Данные о влиянии экспозиции в условиях орбитального полета на ростовые характеристики и сегрегационную стабильность рекомбинантных штаммов – продуцентов СОД;

 

• Методы повышения продуктивности рекомбинантных штаммов – продуцентов СОД путем экспозиции их культур в условиях орбитального полета и последующей наземной селекции;

 

• Рекомбинантный штаммы дрожжей - продуцент СОД с улучшенными характеристиками.

 

Отобранные высокопродуктивные линии (клоны) дрожжевого штамма продуцента СОД будут использоваться в производстве препаратов СОД на базе Гос.НИИ ОЧБ.

 

Научный руководитель эксперимента: Зеров Ю.П.

 

Участники эксперимента: ФГУП "Гос.НИИ ОЧБ" ФМБА России (постановщик), ФГБУ "НИИ ЦПК имени Ю.А.Гагарина", ОАО "Биопрепарат", ОАО "РКК "Энергия" им. С.П.Королева", ООО НПП "БиоТехСис", ООО "Протеиновый контур"

 

Сроки проведения эксперимента: 2007 - 2011 гг.

 

Состояние эксперимента: Реализуется

 

Направление НПИ: 6. Космическая биотехнология

 

Секция КНТС: 1. Космическая биология и физиология

 

Куратор эксперимента в ЦНИИмаш: Гуреева Е.А.

 

Последнее обновление: 06.07.11

 

:exlaime: я так понимаю, с последующим возвращением астронавтов, будут на Землю забраны контейнеры, там может и новостей добавят по теме.. ждем-с.

 

Теперь немного о непонятных словах выше

 

Супероксиддисмутаза (СОД, КФ 1.15.1.1) относится к группе антиоксидантных ферментов. Вместе с каталазой и другими антиоксидантными ферментами она защищает организм человека от постоянно образующихся высокотоксичных кислородных радикалов. Супероксиддисмутаза катализирует дисмутацию супероксида в кислород и пероксид водорода. Таким образом, она играет важнейшую роль в антиоксидантной защите практически всех клеток, так или иначе находящихся в контакте с кислородом. Одним из редких исключений является молочнокислая бактерия Lactobacillus plantarum и родственные ей молочнокислые бактерии, использующие иной механизм защиты от образующегося супероксида.

 

Введение

 

Существует несколько форм супероксиддисмутазы в зависимости от типа переходного металла-кофактора активного центра фермента: Cu,Zn-СОД (медь как кофактор активного центра и цинк как кофактор, стабилизирующий конформацию), Mn-СОД (с марганцем в активном центре), а также менее распространённые Fe-СОД (с железом)) и Ni-СОД (с никелем).

 

* Цитозоль практически всех эукариотических клеток содержит супероксиддисмутазу типа Cu,Zn-СОД. Это самая распространённая супероксиддисмутаза и единственная коммерчески доступная форма фермента (как правило выделенная либо из эритроцитов, либо из печени быка: PDB 1SXA, EC 1.15.1.1). Cu,Zn-СОД является гомодимером (то есть состоящим из двух одинаковых субъединиц), молекулярная масса 32,5 кДа. Субъединицы белка связаны друг с другом в первую очередь гидрофобными и электростатическими связями. Медь и цинк связаны с белковой частью молекулы через гистидиновые остатки.

 

* Митохондрии эукариотических клеток и многие бактерии содержат супероксиддисмутазу с Mn (Mn-СОД). Например, митохондриальная СОД человека: PDB 1N0J, EC 1.15.1.1, молекулярная масса 86-88 кДа. Марганец в этом ферменте координирован с белком через 3 гистидина и аспартат и с водой либо гидроксильным лигандом в зависимости от окислительного состояния Mn (Mn(II) или Mn(III)).

 

* E. coli и многие другие бактерии содержат формы фермента с железом (Fe-СОД), другие — с марганцем (Mn-СОД), а некоторые — оба эти типа. (E. coli Fe-SOD: PDB 1ISA, EC 1.15.1.1). Активные центры Mn- и Fe-СОД содержат те же аминокислоты в боковых цепях.

 

Человек

 

В организме человека существует три типа СОД. СОД1 находится в цитоплазме, СОД2 — в митохондрии, а СОД3 — это внеклеточная (экстраклеточная) форма. Первая форма — димерная, тогда как вторая и третья формы — тетрамерные (состоящие из 4 равных субъединиц). СОД1 и СОД3 содержат медь в активном центре и цинк как структурный компонент, а СОД2 содержит марганец в активном центре. Гены этих форм локализуются соответственно в хромосомах 21, 6 и 4 (21q22.1, 6q25.3 и 4p15.3-p15.1). Цитозольная СОД1 является небольшим белком с молекулярной массой 32,5 кДа, молекулярная масса митохондриальной СОД2 — около 86-88 кДа. Экстраклеточная СОД3 представляет собой самую крупную супероксиддисмутазу, молекулярная масса — 135 кДа.

 

Биохимия

 

Супероксидный радикал (O2−) спонтанно довольно быстро дисмутирует в кислород O2 и пероксид водорода H2O2 (~105 M−1 s−1 при pH 7). Тем не менее, супероксид ещё быстрее реагирует с некоторыми другими молекулами-мишенями, такими как оксид азота NO, образуя при этом пероксинитрит. Однако, супероксиддисмутаза обладает самой высокой известной каталитической скоростью реакции (~109 M−1 s−1). Реакция лимитирована только частотой столкновения супероксида с ферментом (т. н. диффузионно-лимитированная реакция), благодаря чему супероксиддисмутаза защищает клетку от повреждающего действия супероксида.

 

Физиология

 

Супероксид является одним из основных прооксидантов в клетке, поэтому СОД играет одну из ключевых ролей в антиоксидантной защите организма. Роль этого фермента была показана экспериментально: мыши, у которых отсутствует митохондриальная СОД, выживают лишь несколько дней после рождения, так как у них развивается сильный оксидативный стресс.

 

Роль в патологии

 

Мутации СОД1 у человека могут вызывать амиотрофический латеральный склероз, заболевание моторных нейронов. Механизм развития этого заболевания при этих мутациях, однако, не известен, так как ферментативная активность супероксиддисмутазы при этом не изменяется.

 

 

 

 

***Боково́й (латера́льный) амиотрофи́ческий склеро́з (БАС) (также известен как болезнь моторных нейронов, болезнь Шарко́, в англоязычных странах — болезнь Лу Ге́рига) — медленно прогрессирующее, неизлечимое дегенеративное заболевание центральной нервной системы неизвестной этиологии, при котором происходит поражение как верхних (моторная кора головного мозга) так и нижних (передние рога спинного мозга и ядра черепно-мозговых нервов) двигательных нейронов, что приводит к параличам и последующей атрофии мышц.

 

Характеризуется прогрессирующим поражением двигательных нейронов, сопровождаемым параличом (парезом) конечностей и атрофией мышц. Смерть наступает от инфекций дыхательных путей или отказа дыхательной мускулатуры. Боковой амиотрофический склероз следует отличать от Синдром БАС, который может сопровождать такие заболевания, как клещевой энцефалит.

[sugar_dude]

Шифр эксперимента:Лактолен

 

Наименование эксперимента: Воздействие факторов космического

полета на штамм продуцента лактолена

Цель эксперимента: Определение влияния экспозиции в условиях орбитального полета на ростовые, генетические и физиологические характеристики штамма-продуцента лактолена.

 

Задачи эксперимента:

• Отработка условий экспозиции культур штамма Lactobacillus delbruecki subsp. Bulgfricus ЛН8 – продуцента лактолена.

 

• Получение рекомбинантных штаммов-продуцентов БАВ с улучшенными характеристиками.

 

Краткое описание эксперимента: Содержание КЭ в натурных условиях - экспозиция образцов культур исследуемых штаммов при различных температурах по согласованной циклограмме эксперимента. Опыты проводятся в период смены экипажей ОК.

 

Специализированная аппаратура - контейнеры "Биоконт" и "Биоконт-Т", биореактор "Рекомб-К" (в заключительных экспериментах). В контейнеры на Земле заправляются образцы культур рекомбинантных штаммов с различной частотой засева (в герметически закрытых микропробирках), в емкости биореактора - посевной материал и свежие питательные среды. Контейнеры или биореактор доставляются на борт транспортного корабля в пассивном холодильнике (2-7°С). При использовании биореактора КЭ начинается с пересева бактериальной культуры в свежую питательную среду. Образцы из контейнера или свежезасеянная культура в биореакторе подвергаются экспозиции по согласованной циклограмме, затем переносятся в бортовой холодильник до окончания экспедиции. Доставка образцов в лабораторию для анализа и селекции осуществляется в пассивном холодильнике (2-7°С). В ходе выполнения КЭ необходимо регистрировать циклограмму - время и температуру экспозиции образцов. Для адекватной интерпретации результатов, а также для сопоставления результатов различных опытов целесообразно регистрировать также изменения микрогравитации, магнитного поля и проникающей радиации внутри ОК.

 

Новизна эксперимента: Проводимые исследования являются оригинальными и не имеют аналогов.

 

Результаты эксперимента: Два пенала "Биоэкология" с образцами биообъектов возвращены на Землю и переданы постановщику эксперимента для лабораторного анализа.

 

Научный руководитель эксперимента: Петров В.М.

 

Участники эксперимента: ФГУП "Гос.НИИ ОЧБ" ФМБА России (постановщик), ФГБУ "НИИ ЦПК имени Ю.А.Гагарина", ОАО "Биопрепарат", ОАО "РКК "Энергия" им. С.П.Королева", ООО НПП "БиоТехСис"

 

Сроки проведения эксперимента: 2007 - 2011 гг.

 

Состояние эксперимента: Реализуется

 

Направление НПИ: 6. Космическая биотехнология

 

Секция КНТС: 1. Космическая биология и физиология

 

Куратор эксперимента в ЦНИИмаш: Гуреева Е.А.

 

Последнее обновление: 15.07.11

 

 

 

***Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (Ранее лат. Lactobacillus bulgaricus[1], болгарская палочка) — подвид Lactobacillus delbrueckiitypus, одна из двух бактерий, используемых для производства йогурта. Названа в честь Болгарии, в которой она была впервые открыта и использована.

 

История бактерии

 

Бактерию впервые открыл болгарский студент медицины Стамен Григоров в 1905 г.[2] Он изучал микрофлору болгарского йогурта и описал её как состоящую из одной палочковидной и одной сферической молочнокислой бактерии.

 

В 1907 г. палочковидную бактерию назвали Lactobacillus bulgaricus, в честь Болгарии, а сферическую — Streptococcus thermophilus.[3] [4]

 

Первое медицинское исследование функциональных свойств болгарской палочки было проведено в России: Илья Мечников считал болгарскую палочку основным средством в борьбе против старения и самоотравления организма человека. До конца своей жизни Мечников каждый день употреблял не только молочнокислые продукты, но и чистую культуру Lactobacillus bulgaricus.

 

Биологические свойства

 

Неподвижные, неспорообразующие грамположительные бактерии размером 0,5-0,8 x 2,0-9,0 мкм. Хемоорганогетеротрофы, микроаэрофилы. Энергию получают в результате гомоферментативного молочнокислого брожения. Для роста на питательных средах нуждаются в факторах роста и витаминах. Обладают набором протеаз, принимающих участие в созревании некоторых сортов сыров[5], специфическая пептидаза Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus- пролидаза гидролизирует белки с высоким содержанием пролина и имеет уникальные пути регуляции биосинтеза[6]. Также Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus синтезирует пептидогликан гидролазу- специфический фермент, ответственный за гидролиз пептидогликана- важного компонента клеточной стенки бактерий[7]. Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus продуцирует внеклеточные полисахариды[8][9], улучшающие структуру, повышающие стабильность и предотвращающие синерезис йогурта[10]. Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus также проявляет иммуностимулирующее действие[11] и способны выживать при прохождении через желудочно-кишечный тракт[12][13].

 

Геном

 

Геном Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus штамма ATCC 11842 представлен кольцевой двуцепочечной молекулой ДНК размером 1864998 п.н. и содержит 2217 генов, из которых 1562 кодируют белки, процент % Г+Ц пар составляет 73%[14]. Результаты исследования нуклеотидной последовательности генома Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus штамма ATCC 11842 выявили, что эволюция этого микроорганизма шла путём редукции и специализации путём утраты некоторых функций[15]. Геном Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus штамма ATCC BAA-365 также представлен кольцевой двуцепочечной молекулой ДНК размером 1856951 п.н. и содержит 2040 генов, из которых 1721 кодируют белки, процент % Г+Ц пар составляет 77%[16], сравнение геномов представителей рода Lactobacillus выявляют интенсивную утрату генов и многих метаболических функций[17]. Также в геноме Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus обнаружены плазмиды, например плазмида pDOJ1 представлена кольцевой двуцепочечной молекулой ДНК размером 6220 п.н. и содержит всего 6 генов[18], кольцевая криптическая плазмида pLBB1 имеет размер 6127 п.н. и содержит 4 гена.