ИСТИНА

Цианобактерии, древнейшие фотоавтротрофные микроорганизмы, распространены повсеместно на нашей планете и вносят существенный вклад в циклы азота и углерода. Они являются эволюционными предшественниками хлоропластов. Цианобактерии вместе с растениями оределили и поддерживают кислородный состав атмосферы. В течение последних двух десятилетий они привлекают особое внимание исследователей, занимающихся изучением экологической альгологии и микробиологии. Цианобактерии синтезируют сотни молекул вторичного метаболизма. Эти молекулы относятся к различным химическим классам, таким как поликетиды, нерибосомные пептиды, небелковые аминокислоты, сахариды, алкалоиды, терпеноиды и другие. Некоторые вторичные метаболиты цианобактерий обладают сильным токсическим действием на эукариотические организмы. Среди них выделяют гепатотоксины, нейротоксины, дерматотоксины. Широкое расространение цианотоксинов, часто связанное с цветением водоемов, вызывает все большую озабоченность и необходимость изучения процессов регуляции их синтеза, а также понимания их биологических функций в жизни самих цианобактерий. Использование современной аналитической техники и биоинформационных ресурсов позволяет идентифицировать вторичные метаболиты как в клетках цианобактерий, так и в окружающей их среде. Применение различных экспериментальных методов (микробиологических, биофизических, молекулярно-генетических, геномных, транскриптомных, протеомных, и других) способствует всестороннему изучению молекулярных механизмов биологического действия вторичных метаболитов цианобактерий. Функции их разнообразны. Они могут играть важную роль в виде метаболитов, аллелопатических химических веществ, в передаче сигналов и в ответе на стресс. Аллелопатические функции вторичных метаболитов обеспечивают цианобактериям конкурентное преимущество, позволяя контролировать рост и развитие водорослей и грибов, препятствовать росту и размножению поедающих цианобактерии беспозвоночных и позвоночных животных. Вторичные метаболиты, такие как микроцистины, например, могут быть хелаторными агентами, позволяющими цианобактериям связывать ионы металлов. Молекулы микоспоринов обеспечивают защиту клеток цианобактерий от жесткого ультрафиолета. Вторичные метаболиты, такие как небелковая аминокислота ВМАА, могут изменять экспрессию определенных генов в клетках нитчатых гетероцистных цианобактерий, приводя к нарушениям клеточной дифференцировки и процесса азотфиксации, что может оказывать эффект на численность и состав цианобактериального сообщества в условиях нехватки связанного азота в среде роста. Таким образом, можно отметить, что возникший в процессе эволюции энергозатратный синтез разнообразных вторичных метаболитов обеспечил прекрасные адаптационные возможности и метаболическую пластичность цианобактерий в природных сообществах. Помимо фундаментального значения рассматриваемой проблемы, обширные знания о разнообразии и физиологии цианобактерий, а также наличие всех экспериментальных инструментов, создали основу для развития прикладных и биотехнологических исследований. Биологические активности вторичных метаболитов цианобактерий включают в себя антибактериальную, противовирусную, противогрибковую, противоводорослевую, противоопухолевую. В связи с этим, цианобактерии рассматриваются как наиболее перспективная группа организмов для получения вторичных метаболитов с целью поиска новых лекарственных препаратов. Работа поддержана грантом РФФИ 17-04-00412.