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 проекта 25-24-00114
НазваниеСпецифические фенольные метаболиты красных макроводорослей Арктического региона России: структурное разнообразие, физиологические функции и биологическая активность
Руководитель Тараховская Елена Роллановна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург
Конкурс №102 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-206 - Физиология и биохимия растений
Ключевые слова красные водоросли, фенольные соединения, бромфенолы, метаболомика, масс-спектрометрия, биохимический фингерпринтинг, тяжелые металлы, соленость, Rhodophyta, Ceramiales, Gigartinales, арктический шельф, биологические ресурсы
Код ГРНТИ34.31.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
1. Будут выделены и структурно охарактеризованы фенольные метаболиты 20 видов красных водорослей, обитающих в Арктическом регионе России. Таким образом, будет получена информация об общем содержании и структурном разнообразии фенольных метаболитов представителей семи порядков красных водорослей (Ahnfeltiales, Palmariales, Corallinales, Ceramiales, Gigartinales, Acrochaetiales и Bangiales), многие из которых исследуются впервые. Будут выявлены виды и/или таксономические группы водорослей, характеризующиеся наиболее высокой продукцией специфических фенольных метаболитов. Эти результаты предоставят необходимую базовую информацию, которую далее можно будет интерпретировать в контексте наблюдаемых биологических активностей и возможных физиологических функций данных соединений.
2. Будет проанализирован первичный и, частично, вторичный метаболом красных водорослей (для многих видов – впервые), и данные о содержании и структурном разнообразии фенольных метаболитов будут интерпретированы с учетом особенностей биохимического состава и метаболического статуса разных видов водорослей-продуцентов. Полученные данные будут обсуждены в контексте хемотаксономии, и будут выявлены метаболиты, являющиеся биохимическими маркерами разных таксономических групп Rhodophyta.
3. Будет исследовано распределение фенольных соединений и ряда других ключевых первичных и вторичных метаболитов по таллому нескольких видов красных водорослей, контрастных по содержанию и/или профилю фенольных метаболитов, общему биохимическому составу и особенностям экологии.
4. Будет исследовано влияние солености морской воды, а также тяжелых металлов на содержание и профиль фенольных соединений и ряда других ключевых первичных и вторичных метаболитов, минеральный состав, содержание пигментов, активных форм кислорода и компонентов антиоксидантных систем в талломах нескольких видов красных водорослей, контрастных по содержанию и/или профилю фенольных метаболитов, общему биохимическому составу и особенностям экологии.
5. Будет проведен скрининг фенольных экстрактов водорослей для оценки их антибиотической активности в клетках модельных одноклеточных организмов: бактерий, грибов и микроводорослей. По результатам серии тестов будут выявлены фенольные метаболиты (профили метаболитов), наиболее эффективные по отношению к конкретным группам одноклеточных организмов и являющиеся перспективными для прикладного использования в области медицины, аквакультуры и пищевой промышленности.
6. Будет оценена генотоксическая/генопротекторная активность фенольных экстрактов красных водорослей. По результатам тестов будут выявлены фенольные метаболиты (профили метаболитов), обладающие генопротекторными свойствами и/или сочетающие высокую антибиотическую активность с низкой генотоксичностью.
7. На основе всего комплекса полученных данных по содержанию, профилю и биохимическому окружению фенольных метаболитов будет сформирована целостная картина роли этих соединений в метаболизме и адаптивных реакциях представителей разных таксономических групп Rhodophyta.
В целом, ожидаемые результаты данного научного исследования будут обладать высокой степенью оригинальности и будут полностью соответствовать мировому уровню подобных исследований. Получение новых знаний о структурном разнообразии, функциональной значимости и биологической активности специфических метаболитов водорослей Арктического региона России важно не только для развития фундаментальной науки, но и в прикладном плане, поскольку таким образом формируется научная база для освоения ценных биологических ресурсов.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В ходе выполнения первого этапа проекта были собраны 20 видов красных водорослей, представляющих типичную альгофлору Российской Арктики: Ahnfeltia plicata (пор. Ahnfeltiales), Palmaria palmata (пор. Palmariales), Corallina officinalis (пор. Corallinales), Ceramium virgatum, Ptilota gunneri, Phycodrys rubens, Polysiphonia stricta, Savoiea arctica, Vertebrata fucoides, Odonthalia dentata, Rhodomela confervoides, R. lycopodioides (пор. Ceramiales), Coccotylus brodiei, Furcellaria lumbricalis, Euthora cristata, Cystoclonium purpureum, Polyides rotunda, Dumontia contorta (пор. Gigartinales), Rhodochorton purpureum (пор. Acrochaetiales), Porphyra umbilicalis (пор. Bangiales). Из талломов всех водорослей были выделены метаболиты фенольной природы. Исследование общего содержания этих метаболитов в клетках водорослей показало, что наибольшие количества фенольных соединений накапливают представители пор. Ceramiales и гигартиновая водоросль F. lumbricalis. Анализ молекулярных профилей этих соединений позволил выявить в исследованных экстрактах водорослей более 80 фенольных метаболитов, среди которых преобладали бромфенолы (ланозол, метил-ланозол и др.) и разнообразные фенольные кислоты. Было показано, что клетки разных водорослей преимущественно накапливают фенольные соединения разных классов: например, доминирующими метаболитами церамиевых водорослей являются моно- и дибромфенолы, а для представителей пор. Gigartinales характерно накопление фенольных кислот (кофейной, кумаровой, протокатеховой и др.) и их производных.
Показано, что для водорослей, накапливающих значительные количества фенольных соединений, характерны относительно низкие значения содержания активных форм кислорода и интенсивности перекисного окисления липидов. По-видимому, фенольные метаболиты красных водорослей, независимо от их молекулярного профиля, вносят существенный вклад в работу антиоксидантных систем этих организмов.
Исследовано влияние солености морской воды на биохимический состав красных водорослей. Показано, что биохимические адаптации водорослей к изменениям солености воды связаны, в первую очередь, с колебаниями содержания в клетках фенольных метаболитов различной природы, аминокислот, углеводов и метаболитов липидного обмена. При этом у церамиевых водорослей (V. fucoides, P. rubens) наблюдалась прямая зависимость между соленостью воды и накоплением фенольных метаболитов (преимущественно, бромфенолов). Напротив, в талломах F. lumbricalis содержание фенольных соединений (кумаровой, гидроксикоричной, 4-гидроксиминдальной кислот и др.) снижалось как при уменьшении, так и при увеличении солености.
Первая серия экспериментов по изучению антибиотической активности фенольных метаболитов красных водорослей показала, что наибольшую токсичность в отношении грамотрицательных бактерий проявляют препараты V. fucoides и F. lumbricalis.
Публикации
1.
Тараховская Е.Р., Гулк Е.И., Замяткина Е.Б.
Non-proteinogenic amino acids from marine macroalgae: diversity, functional roles, and biological activity
Phycologia, Vol. 64, Issue 5, P. 366–388 (год публикации - 2025)
10.1080/00318884.2025.2545164