КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 17-14-01063

НазваниеЭндемичные байкальские амфиподы как экстремофилы: механизмы резистентности к гипероксии в условиях воздействия ультрафиолетового излучения и высокого давления на физиологическом, биохимическом и молекулярно-биологическом уровнях

РуководительТимофеев Максим Анатольевич, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет", Иркутская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

2017 г. - 2019 г.

Конкурс№18 - Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-103 - Гидробиология и ихтиология

Ключевые словаБайкал, эндемики, амфиподы, антиоксиданты, оксидативный стресс, активные формы кислорода, адаптация, стресс, кислород

Код ГРНТИ34.15.61 34.17.19

СтатусУспешно завершен

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В настоящее время особую актуальность приобретают исследования механизмов устойчивости к среде у так называемых видов-экстремофилов, организмов - адаптированных к пороговым значениям физико-химических параметров среды. Изучение механизмов адаптации экстремофилов зачастую позволяет создавать новые генетические конструкции для повышения устойчивости организмов, имеющих сельскохозяйственную или промышленную ценность, а также разрабатывать новые фармакологические препараты. Однако количество экстремальных экосистем на нашей планете ограничено и большинство из них либо уже исследованы, либо активно изучаются. По этой причине поиск уникальных экосистем с экстремальными (по тому или иному фактору) условиями среды и изучение адаптивных способностей их обитателей представляют огромный научный интерес. Одной из уникальных экосистем является озеро Байкал. Фауна обитателей Байкала представлена множеством эндемичных видов, адаптированных к существованию в условиях комплекса факторов среды, многие из которых могут оцениваться как экстремальные. Так, к подобным факторам, может быть отнесен фактор воздействия на гидробионтов высоких концентрации растворенного кислорода в условиях ультрапресного низкотемпературного подледного режима, формирующегося в периоды пиков интенсивного зимнего цветения байкальского фитопланктона (подледная гипероксия). Помимо подледной гипероксии многие из обитателей озера подвержены повышенному воздействию ультрафиолетового излучения, интенсивно проникающего в литораль благодаря высокой прозрачности байкальской воды и стимулирующего усиление образования активных форм кислорода. Особые адаптации требуются представителям уникальной (единственной в мире) пресноводной глубоководной фауны Байкала, обитающим в условиях фактора комплексного воздействия высоких концентрации растворенного кислорода и большого гидростатического давления (до 160 атм.), что способствует увеличению токсичности кислорода для гидробионтов. Байкальские организмы, способные обитать в условиях повышенного окислительного воздействия могут рассматриваться как экстремофилы. Эволюция в условиях повышенного оксидативного фона, несомненно, должна была привести к развитию уникальных адаптаций, позволяющих байкальским эндемикам поддерживать высокоэффективную систему антиоксидантной защиты. Таким образом, фауна эндемичных обитателей озера Байкал представляет собой уникальный объект для поиска высокоспецифичных механизмов резистентности и антиоксидантной защиты. В рамках проекта предполагается изучить механизмы устойчивости байкальских эндемичных гидробионтов к экстремальному влиянию фактора гипероксии совместно с повышенным уровнем УФ-излучения, а также к условиям гипербарической оксигенации. На примере широкого ряда представителей рачков амфипод (Amphipoda, Custacea), как наиболее разнообразной таксономической группы эндемичных обитателей озера Байкал, будет оценено межвидовое разнообразие и различия в оптимальных концентрациях кислорода, а также определены пределы толерантности к гипероксии, изучены особенности антиоксидантного и прооксидантного статуса организмов. Это позволит выявить условия максимальной активизации целевых антиоксидантных механизмов у данных видов амфипод, при воспроизведении которых станет возможным экспериментально исследовать эти механизмы с помощью современных методов спектрофотометрии, протеомики, транскриптомики и метаболомики. Протеомный анализ будет проведен при помощи методов двумерного электрофореза (2D-PAGE), а также жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии (LC-MS и MALDI-Tof). Для метаболомного анализа будет осуществлен анализ спектров метаболитов в водной и липидной фазах при помощи методов жидкостной, газовой и ионной хроматоргафии, определен жирнокислотный состав липидов при помощи хромато-масс-спектрометрии. Для проведения транскриптомного анализа, будут получены библиотеки кДНК образцов инкубированных амфипод. Секвенирование библиотек кДНК будет осуществлено при помощи секвенатора нового поколения HighSeq 2000 Sequencing System (Illumina). Для дополнительного точечного скрининга экспрессии генов будет использован метод количественной ПЦР в реальном времени. Будет произведен биоинформатический анализ полученных данных с использованием имеющихся баз аминокислотных и нуклеотидных последовательностей (в том числе, будут использованы полученные ранее сборки транскриптомов байкальских и палеарктических видов). Выявленные в ходе экспериментальных работ механизмы будут сопоставлены с полевыми наблюдениями, а также проанализированы с учетом экологического статуса видов. На основании известных данных о филогенетических взаимоотношениях изучаемых видов, а так же данных о направлениях эволюции фауны байкальских амфипод будет проведен молекулярно-эволюционный анализ обнаруженных механизмов.

Ожидаемые результаты
Исследование механизмов формирования устойчивости байкальских эндемиков к гипероксии может иметь большое значение для понимания фундаментальных процессов адаптивной эволюции и приспособления гидробионтов к среде обитания. Помимо собственно фундаментальной значимости, результаты исследования могут иметь и существенные перспективы научно-прикладного использования. Поиск и исследование механизмов борьбы с окислительными повреждениями, включающие разнообразные ферментные системы, а также метаболиты, повышающие антиоксидантную ёмкость клетки, имеют большое значение для разработки фармакологических препаратов против широкого спектра патологий, среди которых рак, нейродегенеративные заболевания, кардиоваскулярные заболевания (инфаркт, инсульт, тромбозы) и для изучения проблематики процессов старения. В рамках предлагаемого исследования в серии экспериментальных работ будут выявлены условия максимальной активизации (содержание кислорода, уровень УФ-освещения, давление) антиоксидантных механизмов у байкальских эндемичных амфипод (литоральных, сублиторальных и глубоководных) в сравнении с палеарктической фауной. Защитные механизмы, активированные в данных условиях, будут изучены методами протеомики, транскриптомики и метаболомики, что позволит получить исчерпывающую информацию об изменениях, происходящих в организме амфипод, для максимизации антиоксидантного ответа. Полученные экспериментальные данные будут верифицированы посредством сопоставительного изучения состояния амфипод в естественной среде обитания в различные сезоны года. Полученные данные будут проанализированы с учётом эволюционных взаимоотношений между видами амфипод и их экологического статуса. Обнаруженные и изученные в байкальских эндемиках высокоэффективные механизмы антиоксидантной защиты впоследствии могут быть применены для биологических и биомедицинских технологических разработок, представляющих интерес для сельского хозяйства и аквакультуры, биофармакологической промышленности и биомедицины. Результаты подобных работ имеют большую ценность и для разработки адаптированных методов мониторинга состояния экосистемы озера Байкал, содержащего 20% мировых запасов пресной воды и населенного чрезвычайно богатой уникальной эндемичной фауной, что особенно актуально в свете текущего экологического кризиса на Байкале.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В ходе выполнения первого года проекта выполнены работы, направленные мониторинговую оценку озера Байкал в зонах обитания исследуемых видов и изучение механизмов резистентности байкальских эндемичных амфипод к гипероксии в условиях воздействия высокого давления на физиологическом, биохимическом и молекулярно-биологическом уровнях. За отчетный период было проведено более 200 природных и экспозиционных экспериментов, в результате которых зафиксировано более 22 000 рачков и выполнено не менее 15 000 биохимических измерений. При проведении экспозиционных экспериментов оценено влияние нормоксии (11-12 мг О2/л) и гипероксии (30-45 мг О2/л) на байкальских эндемичных и голарктических амфипод. Исследование 2017 года состояло из нескольких направлений. Так, проведены работы по оценке температурного и кислородного режимов оз. Байкал с применением автономных программируемых термохронометров iButton (Maxim Integrated, USA), портативного оксиметра ExtecH DO и подводной видеоаппаратуры. В ходе выполнения проекта подтверждена гипотеза о наличии подледной гипероксии в оз. Байкал с содержанием кислорода, превышающим 100% насыщаемость воды в зоне литорали в зарослях макрофитов. С применением классических методов гидробиологии и экологии изучена половая структура популяций исследованных видов в разные сезоны года. Впервые на примере байкальских эндемичных и голарктических амфипод проведена оценка пределов метаболической толерантности амфипод к высокому содержанию кислорода и оценен уровень окислительного повреждения липидов, активности ферментов антиоксидантной защиты и нуклеиновых кислот у амфипод в условиях гипероксии. Для оценки пределов метаболической толерантности амфипод к высокому содержанию кислорода проведены экспериментальные работы по экспозиции байкальских и голарктических амфипод при различных уровнях содержания кислорода. Предел метаболической толерантности оценивали по таким показателям, как двигательная активность и частота дыхательных движений (ЧДД) плеопод. В рамках проведенных экспозиционных экспериментов проведены эксперименты по оценке влияния повышенного растворенного кислорода и установлено, что байкальские амфиподы проявляют повышенную устойчивость к острой гипероксии (до 30-45 мг O2/л) и способны выживать в таких условиях более десяти суток; При этом показано, что гипероксия вызывает существенные изменения физиологических параметров (двигательной и дыхательной активностей) у байкальского вида G. fasciatus, являющегося реликтом третичного происхождения, но не оказывает значительного эффекта на представителей более молодой фауны амфипод из рода Eulimnogammarus. Впервые показано, что голарктический вид амфипод G. lacustris является более чувствительным к гипероксии, в отличии от байкальских эндемиков. Также, при выполнении проекта выявлены флуктуации в уровне окислительного повреждения макромолекул и неспецифического стресс-ответа у литоральных амфипод, связанные с периодами максимальной подледной гипероксии и показано, что уровни ПОЛ значительно выше у литоральных амфипод, чем у глубоководных амфипод, обитающих в условиях высокого давления. Также, в соответствии с планом исследования, в ходе проведенных работ проведена оценка влияния сезона года на изменение содержания стрессовых белков у амфипод, экспонированных в условиях постепенного повышения температуры среды обитания и, с применением современных подходов молекулярной биологии, проверена работоспособность и эффективность праймеров и оценена их эффективность для глубоководных видов амфипод. В ходе настоящего этапа проекта первые выполнены работы по оценке влияния сезона года на изменение протеомов байкальских эндемичных амфипод и проверена гипотеза о стресс-индуцированном синтезе природных соединений амфиподами озера Байкал. Показана возможность применения методов двумерного электрофореза и масс-спектрометрии для выявления изменений в протеомах и метаболомах амфипод, связанных с сезоном. В ходе выполнения масс-спектрометрических анализов обнаружены неизвестные природные соединения, которые потенциально могут играть важную роль в биохимической адаптации байкальских амфипод к условиям гипероксии. Так, показано, что спектры масс природных соединений, присутствующих в амфиподах рода Eulimnogammarus схожи и воздействие гипероксии не ведет к изменению качественного состава природных соединений. Однако, показано, что экспериментальная гипероксия вызывала двукратное повышение содержания природного соединения с массой 763,53344 Да, ([M+H] 764,54124 Да; [M+Na] – 786.50427) в тканях амфипод вида E. verrucosus после 48 часов интенсивной гипероксии (30-45 мг/л). В то же время, у вида E. cyaneus изменений в содержании данного метаболита не отмечено. Стоит отметить, что данная масса в не зарегистрирована в крупнейшей базе данных природных соединений Dictionary of Natural products (СRС press, 2017), а потому, данное соединение, может выступать как биомаркером стрессовых состояний, так и новым антиоксидантом, синтезирующимся в байкальских эндемичных амфиподах. Таким образом, в ходе проведенных исследований получены первые материалы, характеризующие и изучение механизмов резистентности байкальских эндемичных амфипод к гипероксии в условиях воздействия высокого давления на физиологическом, биохимическом и молекулярно-биологическом уровнях, которые требуют дальнейшего развития и разработки.

Публикации

1. Аксенов-Грибанов Д.В., Бедулина Д.С., Широкова Ю.А., Емшанова В.А., Войцеховская И.В., Лубяга Ю.А., Гурков А.Н., Верещагина К.П., Шатилина Ж.М., Тимофеев М.А. Diet influence on mechanisms of non-specific stress-response in Baikal endemic amphipod species during long-term laboratory exposure Limnologica, - (год публикации - 2017)

2. Аксенов-Грибанов Д.В., Протасов Е.В.,Войцеховская И.В., Шатилина Ж.М., Ржечичицкий Я.А., Димова М.Д., Луюяга Ю.А., Тимофеев М.А. Hemolymph of cold adapted Baikal endemic amphipods as a promising source for screening of novel natural products Journal of Stress Physiology & Biochemistry, Vol. 13 No. 4, pp. 74-80 (год публикации - 2017)

3. Протасов Е.С., Аксенов-Грибанов Д.В., Войцеховская И.В., Шатилина Ж.М., Верещагина К.П., Лубяга Ю.А., Ржечитский Я.А., Широкова Ю.А., Тимофеев М.А. Secondary metabolites detected in deep-water endemic amphipods of Lake Baikal: bacterial or crustacean origin? Journal of Stress Physiology & Biochemistry, Vol. 13 No. 4 2017, pp. 104-109 (год публикации - 2017)

4. Щапова Е.П., Аксенов-Грибанов Д.В., Лубяга Ю.А., Шатилина Ж.М., Верещагина К.П., Протасов Е.С., Мадьярова Е.В., Тимофеев М.А. Crude oil at concentrations considered safe promotes rapid stress-response in Lake Baikal endemic amphipods Hydrobiologia, № 805, Is. 1, P.189-201 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1007/s10750-017-3303-3

5. Якоб Л., Бедулина Д.С., Аксенов-Грибанов Д.В., Гинзбург М., Шатилина Ж.М., Лубяга Ю.В., Мадьярова Е.В., Гурков А.Н., Тимофеев М.А., Портнер Г.О., Сарторис Ф.Ж., Алтенбургер Р., Люкенбах Т Uptake kinetics and subcellular compartmentalization explain lethal but not sublethal effects of cadmium in two closely related amphipod species Environmental Science & Technology, 51 (12), pp 7208–7218 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1021/acs.est.6b06613

6. Аксенов-Грибанов Д.В., Протасов Е.С., Ребетс Ю., Войцеховская И.В., Токовенко Б., Бедулина Д.С., Лужетский А., Тимофеев М.А. The diversity and antibiotic properties of actinobacteria associated with endemic deepwater amphipods of lake Baikal Proceedings of the 17th International Colloquium on Amphipoda in Biodiversity Journal, 8 (2) pp. 675–676 (год публикации - 2017)

7. Бедулина Д.С., Калькоф С., Гурков А.Н., Дроздова П.Б., Тимофеев М.А., Люкенбах Т. Идентификация белков стресс-ответа у байкальской амфиподы Eulimnogammarus cyaneus Dyb. методами протеогеномики тезисы докладов Всероссийской научной конференции "Фундаментальные проблемы экологии России", С. 24. (год публикации - 2017)

8. Бедулина Д.С., Мейер М., Гурков А.Н., Кондратьева Е.С., Бадуев Б.К., Тимофеев М.А. Intersexual differences of thermal sensitivity and heat shock response proteins in Baikal endemic amphipods Proceedings of the 17th International Colloquium on Amphipoda in Biodiversity Journal, 8 (2) pp. 641–642 (год публикации - 2017)

9. Верещагина К.П., Бедулина Д.С., Гурков А.Н., Аксенов-Грибанов Д.В., Gene expression profile in Baikal and Holarctic species amphipod in response to raising temperatures материалы X Всероссийского с международным участием Конгресса молодых ученых-биологов «Симбиоз-Россия 2017», pp. 135 – 136. (год публикации - 2017)

10. Верещагина К.П., Лубяга Ю.А., Шатилина Ж.М., Гурков А.Н., Тимофеев М.А. The influence of mineralization in environment on thermotolerance and energy metabolism in amphipods Gammarus lacustris Sars Abstract book Young biologists science week-2017, pp. 540-545 (год публикации - 2017)

11. Верещагина К.П., Лубяга Ю.А., Шатилина Ж.М., Задереев Е.С., Гурков А.Н., Тимофеев М.А. Salinity modulates thermotolerance, energy metabolism and stress response in amphipods Gammarus lacustris Sars Book of abstracts of 13TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SALT LAKE RESEARCH (ICSLR 2017), P. 25-26 (год публикации - 2017)

12. Верещагина К.П., Лубяга Ю.А., Шатилина Ж.М., Задереев Е.С., Тимофеев М.А. Can adaptation to habitats with different salinity regimes modulate the energy metabolism, cellular stress responses and thermal tolerance in amphipod Gammarus lacustris Sars? Proceedings of the 17th International Colloquium on Amphipoda in Biodiversity Journal, 8 (2), pp. 627–628 (год публикации - 2017)

13. Верещагина К.П., Якоб Л., Гурков А.Н., Бедулина Д.С., Сарторис Ф.Ж., Портнер Г.О., Тимофеев М.А., Люкассен М. Effects of rising temperatures on expression patterns of genes related to universal stress-response and energy metabolism in Baikal endemic and Holarctic amphipods Proceedings of the 17th International Colloquium on Amphipoda in Biodiversity Journal, 8 (2), pp. 629–630 (год публикации - 2017)

14. Гурков А.Н., Риварола-Дуарте Л., Касас И.Ф.. Михаэль Х., Бедулина Д., Штадлер П., Люкенбах Т Population structure of amphipods Eulimnogammarus verrucosus (Gerstfeldt, 1858) and E. cyaneus (Dybowsky, 1874) endemic to Lake Baikal Proceedings of the 17th International Colloquium on Amphipoda in Biodiversity Journal, 8 (2), pp. 625–626 (год публикации - 2017)

15. Димова М.Д., Мадьярова Е.В., Гурков А.Н., Лубяга Ю.А., Кондратьева Е.С., Адельшин Р.В., Тимофеев М.А. Genetic diversity of microsporidia in some endemic amphipods from lake Baikal Abstract book of Young biologists science week-2017, С. 125-131 (год публикации - 2017)

16. Лубяга Ю.А., Трифонова М.С., Верещагина К.П., Кондратьева Е.С., Шатилина Ж.М., Аксенов-Грибанов Д.В., Задереев Е.С., Гурков А.Н., Тимофеев М.А. Сравнительное исследование влияния изменения температуры среды на выживаемость и энергетический метаболизм пресноводных амфипод Gammarus lacustris и Gmelinoides fasciatus из отдаленных популяций сборник материалов VI Всероссийской конференции по водной экотоксикологии, посвященной 80-летию со дня рождения д.б.н., проф. Б.А. Флерова, с приглашением специалистов из стран ближнего зарубежья, С. 62-63. (год публикации - 2017)

17. Лубяга Ю.А., Трифонова М.С., Емшанова В.А., Мадьярова Е.В., Аксенов-Грибанов Д.В., Шатилина Ж.М., Тимофеев М.А. Влияние изменения температуры на биохимические механизмы резистентности у представителей различных популяций Gmelinoides fasciatus (Stebb., 1899) тезисы III Международной конференции «Биоиндикация в мониторинге пресноводных экосистем», С. 204-206. (год публикации - 2017)

18. Лубяга Ю.А., Трифонова М.С.. Емшанова В.А., Гурков А.Н., Аксенов-Грибанов Д.В., Тимофеев М.А. Comparative study of nonspecific mechanisms of stress-adaptations in representatives of remote Gmelinoides fasciatus populations under hyperthermic conditions Abstract book of Young biologists science week-2017, С. 299-305 (год публикации - 2017)

19. Мадьярова Е.В., Бедулина Д.С., Бадуев Б.К., Аксенов-Грибанов Д.В., Димова М.Д., Емшанова В.А., Широкова Ю.А., Шатилина Ж.М, Тимофеев М.А. Роль белков теплового шока в адаптации глубоководных амфипод озера Байкал к большим глубинам тезисы докладов Всероссийской научной конференции "Фундаментальные проблемы экологии России", С. 117. (год публикации - 2017)

20. - СЕКВЕНИРОВАНИЕ ЭКЗОМА, ПЕРЕПРОГРАММИРОВАНИЕ КЛЕТОК И ТРАНСФЕР ТЕХНОЛОГИЙ Наука и технологии России, - (год публикации - )

21. - СЛУЖИЛИ ДВА ЭНДЕМИКА. БАЙКАЛЬСКИЕ БИОЛОГИ НАШЛИ ПРИМЕНЕНИЕ УНИКАЛЬНОЙ ЖИВНОСТИ Газета Поиск, - (год публикации - )

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
За второй год выполнения проекта получены новые данные, характеризующие долгосрочную динамику воздействия повышенных концентраций кислорода и уровней УФ-излучения типа А на физиологические параметры байкальских эндемичных амфипод. Также показана высокая устойчивость показателей окислительных повреждений клетки при воздействии данных факторов среды у байкальских амфипод. Проведено многоуровневое сравнение различий в системе антиоксидантной защиты между разными видами байкальских и голарктических амфипод такими методами "глобального" анализа, как протеомика, метаболомика, транскриптомика и липидомика. Обнаружены отличия в экспрессии антиоксидантных ферментов, метаболомном и липидомном составе. С помощью высокоэффективных методов протеомики глубоко охарактеризован состав белков, вовлечённых в антиоксидантный ответ байкальского эндемичного вида амфипод E. cyaneus. Проанализированы метаболические механизмы, ответственные за адаптацию к повышенному давлению байкальских глубоководных эндемичных амфипод по сравнению с литоральными видами. Полученные данные позволяют предположить, что ведущим механизмом, обеспечивающим устойчивость байкальских амфипод к гипероксии, вероятно, является накопление низкомолекулярных антиоксидантов.

Публикации

1. Аксенов-Грибанов Д.В., Шатилина З.М., Лубяга Ю.А., Емашанова В.А., Верещагина К.П., Лозовой Д.В., Кондратьева Е.С., Тимофеев М.А. Estimation of experimental cohabitation between Golarctic and Baikal endemic amphipods species: G. lacustris against G. fasciatus Journal of Stress Physiology & Biochemistry, Vol. 14, No. 1. – Р. 5-11. (год публикации - 2018)

2. Бедулина Д.С.,Шатилина Ж.М., Аксенов-Грибанов Д.В., Лубяга Ю.А., Тимофеев М.А. Estimation of basal hsp70 levels in two thermotolerant baikal amphipod species from different thermal habitats Journal of Stress Physiology & Biochemistry, Vol. 14, №. 2. – Р. 26-35 (год публикации - 2018)

3. Боуман Л.Л., Кондратьева Е.С., Тимофеев М.А., Ямпольский Л.Я. Temperature gradient affects differentiation of gene expression and SNP allele frequencies in the dominant Lake Baikal zooplankton species Molecular ecology, 27 (11), pp. 2544-2559 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1111/mec.14704

4. Верещагина К.П., Кондратьева Е.С,, Аксенов-Грибанов Д.В,, Шатилина Ж.М., Хомич А.С., Бедулина Д.С., Задреев Е.С., Тимофеев М.А. Nonspecific stress response to temperature increase in Gammarus lacustris Sars with respect to oxygen-limited thermal tolerance concept PeerJ., 6:e5571 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.7717/peerj.5571

5. Вулвэй Р.И., .... Тимофеев М.А., ... Вэйхенмейер Г.А. Lake surface temperature [in "State of the Climate in 2017", Blunden J., D. S. Arndt, G. Hartfield, Eds.]. Bull. Amer. Meteor. Soc., Vol. 99, No. 8, P. 13-15 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1175/2018BAMSStateoftheClimate.1

6. Гурков А., Борвинская Е., Щапова Е., Тимофеев М. Restraining small decapods and amphipods for in vivo laboratory studies Crustaceana, 91 (5), P. 517-525 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1163/15685403-00003778

7. Димова М., Мадьярова Е., Гурков А., Дроздова П., Лубяга Ю., Кондратьева Е., Адельшин Р., Тимофеев М. Genetic diversity of Microsporidia in the circulatory system of endemic amphipods from different locations and depths of ancient Lake Baikal PeerJ., 6:e5329 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.7717/peerj.5329

8. Хомич А. С., Голубев А. П., Аксенов-Грибанов Д. В., Бодиловская О. А, Широкова Ю. А., Лубяга Ю. А., Шатилина Ж. М. The dynamics of contents of the total protein, haemocyanin and activity of the antioxidant enzymes under condition of acute hyperthermia in pulmonate mollusk Lymnaea stagnalis Journal of stress physiology and biochemistry, Vol. 14, No 1. - P. 19-26. (год публикации - 2018)

9. Хомич А.С., Голубев А.П., Аксёнов-Грибанов Д.В., Бодиловская О.А., Широкова Ю.А., Лошакова Ю.В., Лубяга Ю.А., Шатилина Ж.М. The Effect of Acute Hiperthermia on Levels of Hsp70 and Lipid Peroxidation in Laboratory-Cultured Pulmonate Mollusk Stagnicola corvus Сontemporary problems of ecology, Vol. 11, No 1. - P. 64-71. (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1134/S1995425518010067

10. Аксенов-Грибанов Д.В., Верещагина К.П., Шатилина Ж.М., Мутин А.Д., Тимофеев М.А. Оценка активации маркеров стресс-ответа у байкальских и голарктических амфипод при их совместном обитании Сборник тезисов и материалов докладов научно-практической конференции “Актуальные проблемы изучения ракообразных”, посвященной 90-летию со дня рождения Николая Николаевича Смирнова., С. 7-8. (год публикации - 2018)

11. Бедулина Д., Калкхоф С., Гурков А., Дроздова П., Тимофеев М. Proteomic biomarkers of stress response in baikal endemic amphipod Eulimnogammarus cyaneus. European large lakes symposium 2018. Big lakes small world. September 23-28. Evian – France., 28 (год публикации - 2018)

12. Верещагина К. П., Кондратьева Е. С. Холодовая адаптация как ключевой механизм уникальности байкальских эндемичных амфипод Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2018», - (год публикации - 2018)

13. Верещагина К. П., Кондратьева Е. С., Аксенов-Грибанов Д. В., Емшанова В. Н., Тимофеев М. А Оценка активности антиоксидантных ферментов Байкальских амфипод при длительной холодовой и тепловой адаптации Сборник тезисов 22-ой Международной Пущинской школы-конференции молодых ученых «Биология – наука ХХI века», 23-27 апреля, 2018, г. Пущино., С. 385-386. (год публикации - 2018)

14. Верещагина К. П., Кондратьева Е. С., Аксенов-Грибанов Д. В., Тимофеев М. А. Устойчивость к холоду как ключевой механизм уникальности байкальских эндемичных амфипод Международная конференция «Пресноводные экосистемы - современные вызовы», 10-14 сентября, 2018. Тезисы докладов и стендовых сообщений., С. 355. (год публикации - 2018)

15. Гурков А. Н., Борвинская Е. В., Щапова Е. П., Ржечицкий Я. А., Меглинский И. В., Тимофеев М. А. Прижизненный мониториннг рН в кровеносной системе рыб и ракообразных с использованием микроинкапсулированного флуоресцентного сенсора Международная конференция «Пресноводные экосистемы - современные вызовы», 10-14 сентября, 2018. Тезисы докладов и стендовых сообщений., С. 169-170. (год публикации - 2018)

16. Дроздова П. Б., Бедулина Д. С., Саранчина А. Е., Тимофеев М. А. Поиск молекулярных механизмов формирования окраски тела Eulimnogammarus cyaneus (Dybowsky, 1874) Международная конференция «Пресноводные экосистемы - современные вызовы», 10-14 сентября, 2018. Тезисы докладов и стендовых сообщений, С. 134. (год публикации - 2018)

17. Кондратьева Е.С., Верещагина К.П., Аксенов-Грибанов Д. В., Тимофеев М. А. Оценка анаэробного метаболизма амфипод при длительной акклимации в условиях изменения температур. Сборник тезисов 22-ой Международной Пущинской школы-конференции молодых ученых «Биология – наука ХХI века», 23-27 апреля, 2018, г. Пущино., С. 387. (год публикации - 2018)

18. Лубяга Ю.А., Трифонова М.С., Верещагина К.П., Мадьярова Е.В., Шатилина Ж.М., Гурков А.Н., Кондратьева Е.С. Сравнительное исследование неспецифических механизмов стресс-адаптации у представителей отдаленных популяций Gmelinoides fasciatus и Gammarus lacustris в условиях гипертермии. Международная конференция «Пресноводные экосистемы - современные вызовы», 10-14 сентября, 2018. Тезисы докладов и стендовых сообщений, С. 220-221. (год публикации - 2018)

19. Лубяга Ю.А., Трифонова М.С., Шатилина Ж.М., Емшанова В.А., Мадьярова Е.В., Аксенов-Грибанов Д.В., Тимофеев М.А. Влияние экспериментального изменения температуры среды на выживаемость и энергетический метаболизм пресноводных амфипод Gmelinoides fasciatus и Gammarus lacustris из различных мест обитания Сборник тезисов и материалов докладов научно-практической конференции “Актуальные проблемы изучения ракообразных”, посвященной 90-летию со дня рождения Николая Николаевича Смирнова., С. 35-36. (год публикации - 2018)

20. Мадьярова Е.В., Широкова Ю.А., Аксенов-Грибанов Д.В., Бедулина Д.С., Бадуев Б.К., Верещагина К.П., Емшанова В.А., Лубяга Ю.А., Протасов Е.С., Шатилина Ж.М., Тимофеев М.А. Стабильные показатели энергетического метаболизма и неспецифического стресс-ответа как стратегия биохимической адаптации к обитанию в широком диапазоне глубин у эврибатных байкальских амфипод рода Ommatogammarus Международная конференция «Пресноводные экосистемы - современные вызовы», 10-14 сентября, 2018. Тезисы докладов и стендовых сообщений., С. 223-224. (год публикации - 2018)

21. Назарова А.А., Гурков А.Н., Щапова Е.П., Дмитриев И.А. Первичная культура гемоцитов, как инструмент для изучения клеточного иммунного ответа амфипод Eulimnogammarus verrucosus Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2018», - (год публикации - 2018)

22. Назарова А.А., Гурков А.Н., Щапова Е.П., Дмитриев И.А., Тимофеев М.А. Изучение иммунного ответа амфипод на имплантируемые оптические микросенсоры с помощью первичной культуры гемоцитов Международная конференция «Пресноводные экосистемы - современные вызовы», 10-14 сентября, 2018. Тезисы докладов и стендовых сообщений., С. 257. (год публикации - 2018)

23. Тимофеев М., Гурков А., Борвинская Е., Щапова Е., Меглинский И. Physiological monitoring of aquatic animals using implantable fluorescent microsensors. European lardge 2018 lakes symposium. Big lakes small world. September 23-28. Evian, P. 103. (год публикации - 2018)

24. Широкова Ю. А., Мадьярова Е. В., Лубяга Ю. А., Ржечицкий Я. А., Дмитриев И. А., Тимофеев М. А. Оценка базовых показателей активности антиоксидантных ферментов и уровня продуктов перекисного окисления липидов у байкальских амфипод Ommatogammarus, обитающих в широком диапазоне глубин Сборник тезисов 22-ой Международной Пущинской школы-конференции молодых ученых «Биология – наука ХХI века», 23-27 апреля, 2018, г. Пущино., С. 206-207. (год публикации - 2018)

25. Широкова Ю.А., Мадьярова К.В., Верещагина К.П., Шатилина Ж.М., Тимофеев М.А. Влияние градиентного изменения температуры среды на процессы среды на процессы перекисного окисления липидов у байкальских глубоководных амфипод Ommatogammarus flavus Международная конференция «Пресноводные экосистемы - современные вызовы», 10-14 сентября, 2018. Тезисы докладов и стендовых сообщений., С. 308. (год публикации - 2018)

26. Щапова Е. П., Борвинская Е. В., Гурков А. Н., Бадуев Б. К., Тимофеев М. А. Поведение небиодеградируемых полиэлектролитных микрокапсул в организме амфипод E. verrucosus и рыб D. rerio Международная конференция «Пресноводные экосистемы - современные вызовы», 10-14 сентября, 2018. Тезисы докладов и стендовых сообщений, С. 303. (год публикации - 2018)

27. - Бокоплав-кузнечик выживает в «горячей» воде за счет неверного жиросжигания Чердак, https://chrdk.ru/news/bokoplav-kuznechik-vyzhivaet-v-goryachei-vode-za-schet-nevernogo-zhiroszhiganiya?fbclid=IwAR0C_f1z9JTyGSOSFMf8h_yHNNf14wkPq9id5u4S4nikP8pLI4OZtIgEVwM (год публикации - )

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В 2019 году были завершены запланированные работы по оценке воздействия прооксидантных факторов на эндемичных амфипод озера Байкал в сравнении с голарктическими амфиподами. Изучены физиологические реакции байкальских эндемиков и вида-убиквиста Gammarus lacustris при повышенных уровнях содержания кислорода и ультрафиолетового излучения. Оценено развитие окислительных повреждений амфипод в данных условиях по содержанию продуктов перекисного окисления липидов, уровню карбонилирования белков гемоцитов и концентрации каротиноидов. Проанализирована специфика функционирования антиоксидантной системы в норме и при воздействии прооксидантных факторов у байкальских эндемичных амфипод в сравнении с голарктом G. lacustris, в том числе с использованием транскриптомных данных. Изучена реакция параметров гемолимфы, контролирующих сродство дыхательного пигмента гемоцианина к кислороду, у байкальского вида Eulimnogammarus verrucosus в гипероксических условиях, в том числе с помощью методов протеомики. Транскрипты микросомальных глутатион-S-трансфераз были обнаружены только у байкальских эндемиков рода Eulimnogammarus, но не у вида-убиквиста G. lacustris, что может являться специализированным эволюционным приспособлением байкальских эндемиков. Установлено, что байкальские амфиподы действительно характеризуются уникальной физиологической реакцией на гипероксию, выражающейся в отсутствии снижения дыхательной активности, что не является характерным для других ракообразных и, в том числе, голарктических амфипод G. lacustris. Таким образом, проведённое исследование позволило подтвердить часть исходной гипотезы проекта, а также поставить ряд новых вопросов относительно механизмов регуляции поступления кислорода в ткани байкальских эндемичных амфипод.

Публикации

1. Аксенов-Грибанов Д.В., Бедулина Д.С., Широкова Ю.А., Емшанова В.А., Лубяга Ю.А., Верещагина К.П., Саранчина А.Е., Побежимова Т.П., Тимофеев М.А. Diet influence on mechanisms of non-specific stress-response in Baikal endemic amphipod species during long-term laboratory exposure Crustaceana, DOI: 10.1163/15685403-00003951 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1163/15685403-00003951

2. Щапова Е.П., Назарова А.А., Гурков А.Н., Борвинская Е.В., Ржечицкий Я.А., Дмитриев И.А, Меглинский И.В., Тимофеев М.А. Application of PEG-Covered Non-Biodegradable Polyelectrolyte Microcapsules in the Crustacean Circulatory System on the Example of the Amphipod Eulimnogammarus verrucosus Polymers, Vol. 11, Iss. 8, P. 1246 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.3390/polym11081246

3. Гурков А., Щапова Е, Назарова А., Ржечицкий Я., Саранчина А., Тимофеев М. Effects of injection of non-biodegradable polyelectrolyte microcapsules into the amphipod circulatory system Book of abstracts. 18th International Colloquium on Amphipoda (ICA), P. 44 (год публикации - 2019)

4. Лубяга Ю.А., Яринич Л.А., Дроздова П.Б., Люкенбах Т., Тимофеев М.А. Изучение Р-гликопротеина байкальских эндемичных амфипод в культивируемых клетках S2 дрозофилы Тезисы докладов VII съезда ВОГиС, C. 481 (год публикации - 2019)

5. Мадьярова Е.В., Широкова Ю.А., Аксёнов-Грибанов Д.В., Бедулина Д.С., Емшанова В.А., Шатилина Ж.М., Тимофеев М.А. Stable indicators of energy metabolism and non-specific stress response as a strategy of biochemical adaptation in eurybathic Baikal amphipods of the genus Ommatogammarus Book of abstracts. 18th International Colloquium on Amphipoda (ICA), P. 113 (год публикации - 2019)

6. Пеккоева С.Н., Воронин В.П., Шатилина Ж.М., Мадьярова Е.В., Аксенов-Грибанов Д.В., Широкова Ю.А., Немова Н.Н., Тимофеев М.А., Мурзина С.А. Липидный и жирнокислотный спектр двух видов амфипод-некрофагов Ommatogammarus albinus и Ommatogammarus flavus, обитающих в градиенте глубин оз. Байкал XII Съезд Гидробиологического общества при РАН: тезисы докладов, С. 379-380 (год публикации - 2019)

7. Ржечицкий Я.А., Гурков А.Н., Шатилина Ж.М., Емшанова В.А., Бобкова В.А., Ларина О.А., Тимофеев М.А. Воздействие гипероксии на байкальских эндемичных и голарктических амфипод XII Съезд Гидробиологического общества при РАН: тезисы докладов, - (год публикации - 2019)

8. Ржечицкий Я.А., Гурков А.Н., Шатилина Ж.М., Емшанова В.А., Бобкова В.А., Ларина О.А., Тимофеев М.А. Воздействие гипероксии на частоту дыхательных движений и показатели окислительного стресса у байкальских эндемичных амфипод Eulimnogammarus cyaneus (Dybowsky, 1974) Биология – наука ХХI века: 23-я Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых, С. 307 (год публикации - 2019)

9. Широкова Ю.А., Мадьярова Е.В., Ржечицкий Я.А. Влияние градиентного изменения температуры среды на активность антиоксидантных ферментов у байкальских амфипод Ommatogammarus flavus Материалы 57-й Международной научной студенческой конференции, С. 38 (год публикации - 2019)

10. - Как развивать Байкал по-новому Ведомости, - (год публикации - )

11. - Больше, чем море N+1, - (год публикации - )

12. - Ученые выяснили, как повышение температуры воды в Байкале повлияет на обитателей озера ТАСС, - (год публикации - )

Возможность практического использования результатов
Результаты данного проекта существенно расширяют имеющиеся представления об особенностях реакции и адаптации байкальских эндемичных амфипод, в том числе представителей уникальной глубоководной фауны, к таким экологическим факторам как повышенное содержание кислорода и ультрафиолетовое излучение. Учитывая роль этих факторов, оказывающих воздействие на обитателей литорали озера, полученные данные будут иметь большое значение при разработке эффективной системы экологического мониторинга литоральных сообществ Байкала.