На правах рукописи Бреховских Александр Андреевич Защитные механизмы автотрофной цианобактерии Nostoc muscorum от токсического воздействия ионов кадмия 03.00.04 – биохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2006 2 Работа выполнена в лаборатории фотобиохимии Института биохимии им. А.Н.Баха РАН Научный руководитель: кандидат биологических наук О.Д. Бекасова Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Н.В. Карапетян доктор биологических наук Л.М. Герасименко Ведущая организация: Московский Государственный Университет им. М.В Ломоносова, биологический факультет Защита диссертации состоится « 21 » марта 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета К 002.247.01 по присуждению ученой степени кандидата наук в Институте биохимии им. А.Н. Баха РАН по адресу: 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33, корп. 2. С диссертацией можно ознакомиться в Библиотеке биологической литературы РАН по адресу: 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33, корп. 1. Автореферат разослан « 10 » февраля 2006 г. Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук А.Ф. Орловский 3 Общая характеристика работы Актуальность проблемы. Кадмий относится к группе самых опасных элементов, так как способен нарушать многие физиологические и метаболические процессы путем прямого ингибирования или активации, а также непрямым воздействием на регуляторные механизмы, образуя прочные комплексы с аминокислотами и другими биомолекулами, содержащими НS- и RS-группы, заменяя металлы в металлсодержащих ферментах. Цианобактерии могут аккумулировать кадмий наряду с другими тяжелыми металлами быстро и в больших количествах. Генетическая модификация цианобактерий усиливает их устойчивость к токсичным элементам и способность аккумулировать тяжелые металлы (Shi et al., 1998). Изучение конкретных видов, характеризующихся устойчивостью к высоким концентрациям Cd2+, представляется актуальным как в практическом, так и теоретическом аспектах. Практический интерес обусловлен использованием цианобактерий, при разработке технологий осаждения и удаления тяжелых металлов из промышленных стоков биоаккумуляцией - более эффективным и дешевым способом удаления токсичных металлов из окружающей среды по сравнению с физико-химическими методами. Теоретический интерес обусловлен обнаружением способности у некоторых микроорганизмов, в том числе и N. muscorum, к биосинтезу наночастиц CdS в процессе детоксикации ионов Cd2+. CdS – неорганический полупроводник, обладает фотохимической активностью и способен фотосенсибилизировать биохимические окислительно-восстановительные реакции (Красновский и др., 1979). К настоящему времени осуществлен ряд ферментативных реакций, фотосенсибилизированных неорганическими полупроводниками, включая сульфид кадмия (Никандров и др. 1994). С перспективой технического использования созданы системы на основе гидрогеназы, сопряженной с CdS в качестве фотосенсибилизатора, способные к выделению молекулярного водорода (Недолужко, 1998). Наночастицы со свойствами полупроводников находят широкое применение в фотокатализе и других областях науки и техники благодаря уникальным фотофизическим и химическим свойствам, которые зависят от размеров частиц (Бучаченко, 2003). С целью получения наночастиц определенного размера и свойств развиваются методы их синтеза и биосинтеза. Привлекательность фикобилиновых пигментов для стабилизации наночастиц заключается в идентичности туннельных полостей в центре пигментных молекул, что существенно для синтеза одноразмерных частиц, когда требуются очень |