Сравнительное исследование биохимических механизмов

Сравнительное
исследование
биохимических
механизмов стресс-адаптации у представителей
нескольких популяций Gammarus lacustris Sars,
обитающих в контрастно-различающихся условиях
среды
Шатилина Жанна Михайловна, к.б.н., н.с., НИИ биологии при ИГУ
(Иркутск), лаборатория «Проблемы адаптации биосистем»
Губанов
Михаил
Владимирович,
м.н.с.
(аспирант
членкорреспондента РАН А.Г. Дегерменджи), Институт биофизики СО РАН
(Красноярск), лаборатория биофизики экосистем
1
Исследование поддержано грантом РФФИ
№08-04-00928-а
Научно-исследовательский
институт
биологии
при
ИГУ
(Иркутск)
Сотрудничает с НОЦ «Байкал»
Институт
биофизики
СО
РАН
(Красноярск)
Сотрудничает с НОЦ «Енисей»
лаборатория
«Проблемы
адаптации биосистем»
лаборатория
экосистем
Зав.лаб. к.б.н.,
Тимофеев
Зав.лаб. член-корр. РАН, д.ф.м.н. А.Г. Дегерменджи
доцент
М.А.
руководитель проекта,
к.б.н.,
Шатилина Жанна Михайловна
биофизики
руководитель проекта,
к.б.н., ученый секретарь ИБФ СО
РАН
Задереев Егор Сергеевич
2
Лаборатория «Проблемы адаптации биосистем»
Основные научные направления:
• Сравнительное
изучение
механизмов
стрессадаптации обитателей оз. Байкал и космополитов.
• Поиск
специфичных
характеристик
стрессадаптации байкальских эндемиков, связанных с
особенностями
длительного
изолированного
эволюционирования в стабильных условиях оз.
Байкал.
• Кариологическое изучение флоры Байкальского
региона:
таксономическое
разнообразие,
эволюционные
тенденции,
мониторинг
и
прогноз состояния экосистем при антропогенных
изменениях среды.
3
Лаборатория биофизики экосистем
Основные научные направления:
• Экспериментальное
изучение
экологических
механизмов длительного сосуществования, сукцессии
и регуляции видового состава искусственных и
естественных
сообществ
микроорганизмов,
гидробионтов и создание новых биофизических
методов исследования.
• Анализ принципов формирования и поддержания
устойчивого круговорота вещества разной степени
замкнутости
в
различных
надорганизменных
системах.
• Количественный прогноз динамики экосистем и
качества
воды
континентальных
водоемов
и
водотоков.
4
Развитие адаптации
Виды стенобионтные
Узкая приспособленность
Виды эврибионтные
Широкая приспособленность
5
Адаптации на организменном уровне
Поведенческий
Физиологический
Биохимический и молекулярный
1.
2.
3.


Белки теплового шока (БТШ)
Антиоксидантные ферменты
6
Шапероновая активность БТШ
стресс
Исходная
структура белка
Денатурированная
структура белка
Восстановленная
структура
7
Ферменты антиоксидантной системы
СТРЕСС
АФК
митохондрия
8
Ферменты антиоксидантной системы
•Пероксидаза
•Каталаза
АФК
•Глутатион-S-трансфераза
9
Активность пероксидазы у амфипод
при оксидативном стрессе
Цель исследования:
Исследование
особенностей
механизмов
стресс-адаптации у водных организмов, их
возможной
связи
с
экологическими
характеристиками видов и условиями среды
обитания
11
Gammarus lacustris Sars
Красноярск
Республика Хакасия
Иркутск
12
Озеро меромиктическое
Хемоклин (на глубине 12 – 13 м)
Термоклин (на глубине 5 – 6 м)
Сероводород (с глубины13 м)
Соленость (11 – 15 г/л)
Озеро Шира
13
Озеро меромиктическое
Хемоклин (на глубине 5 м)
Термоклин (на глубине 4 – 5 м)
Сероводород (с глубины 5 м)
Соленость (15 – 60 г/л)
Озеро Шунет
14
Эвтрофные
Слабоминерализованные
рН от 6,2 до 9,2
tºC летом от 15-16 ºС до 20 ºС
Неустойчивый газовый режим
Прибайкалье
15
Исследуемые стрессовые воздействия
Температура
Абиотические
Гипоксия
Сероводород
Антропические – Токсический стресс
16
Методы
Спектрофотометрический
метод
Измерение активности
ферментов
17
Методы
Измерение
содержания БТШ
Денатурирующий
электрофорез
Вестерн-блоттинг
18
Методы
Измерение
экспрессии генов
Полимеразная цепная
реакция (ПЦР)
Гель-электрофорез
19
Отбор зоопланктона на
озере Шира
Научный стационар
Института биофизики СО РАН
на озере Шира
20
21