Изучение антимикробных пептидов растений и грибов - биофунгицидов нового поколения

В рамках предлагаемого проекта впервые будет проведен скрининг широкого спектра дикорастущих растений из различных биоэкологических групп, и микроскопических грибов, выделенных из экосистем с экстремальными условиями (повышенный уровень засоленности почвы, повышенная кислотность, низкие температуры) на предмет выявления новых высокоактивных соединений пептидной природы, обладающих выраженными антимикробными свойствами по отношению к наиболее значимым возбудителям грибных и бактериальных болезней культурных растений, а также ряду условно-патогенных культур, вызывающих болезни сельскохозяйственных животных. Результаты проведенного скрининга будут объединены с имеющейся у коллектива заявителей в наличии базой данных АМП, сформированной ранее по итогам работы с рядом природных источников (преимущественным образом, сорных растений разнообразных ботанических семейств). На основании полученного массива данных о структурно-функциональном разнообразии антимикробных пептидов (АМП) будет проведена их систематизация по следующим параметрам: а) пептиды широкого спектра действия, обладающие фунгицидным действием; б) широкого спектра действия, обладающие фунгистатическим действием; в) пептиды узкого спектра действия, обладающие выраженным фунгицидным действием. В дальнейшем данная дополненная база данных послужит основой для разработки подход направленного дизайна пептидных биопрепаратов как в индивидуальном, так и в комбинированном варианте, в зависимости от вида или спектра грибных видов – возбудителей болезней (широкоспецифичные или узконаправленные фитопатогены). Основным моментом, определяющим актуальность данного проекта, во-первых, является использование в качестве биологических объектов исследования дикорастущие (включая сорные) растения, которые обладают повышенной устойчивостью к комплексу стрессовых факторов биотической и абиотической природы, высоким репродуктивным потенциалом, аллелопатическими воздействиями, а также рядом других свойств, которые преимущественно были утрачены или существенно лимитированы в процессе селекционного процесса. В качестве второй группы биообъектов будут взяты представители почвенных микроскопических грибов, обитающих в труднодоступных экологических зонах и обладающие высокой антагонистической активностью против разнообразных представителей живых организмов (бактерии, актиномиценты, другие грибы, простейшие, нематоды), что позволяет им выживать в крайне жестких условиях конкурентных взаимодействий. Значимым результатом, определяющим успешное выполнение заявленного проекта, будет являться получение обширных данных о разнообразии антимикробных соединений полипептидной природы, продуцируемых дикорастущими растениями и экстремофильными микроскопическими грибами, их структурно-функциональном анализе и фундаментально-ориентированных основах для их применения в качестве потенциальных действующих веществ биопестицидов и антибиотиков нового поколения, рекомендуемых для применения в интегрированной системе защиты растения в рамках интенсивного сельскохозяйственного производства, что позволит повысить валовый сбор и качество урожая ряда культурных растений, обеспечивающих продовольственную безопасность нашей страны.

1 Июля 2018 года — 30 Июня 2023 года

Рогожин Е.А. (рук.)

Лаборатория нейрорецепторов и нейрорегуляторов

Грант, РНФ

Список публикаций по проекту

  1. Sadykova VS, Gavryushina IA, Kuvarina AE, Markelova NN, Sedykh NG, Georgieva ML, Barashkova AC, Rogozhin EA (2020). Antimicrobic Activity of the Lipopeptide Emericellipsin A Isolated from Emericellopsis alkalina against Biofilm-Forming Bacteria. APPL BIOCHEM MICRO+ 56 (3), 292–297
  2. Barashkova AS, Rogozhin EA (2020). Isolation of antimicrobial peptides from different plant sources: Does a general extraction method exist? Plant Methods 16 (1), 143
  3. Kuvarina AE, Georgieva ML, Rogozhin EA, Kulko AB, Gavryushina IA, Sadykova VS (2021). Antimicrobial Potential of the Alkalophilic Fungus Sodiomyces alkalinus and Selection of Strains–Producers of New Antimicotic Compound. APPL BIOCHEM MICRO+ 57 (1), 86–93
  4. Kuvarina AE, Gavryushina IA, Kulko AB, Ivanov IA, Rogozhin EA, Georgieva ML, Sadykova VS (2021). The Emericellipsins A–E from an Alkalophilic Fungus Emericellopsis alkalina Show Potent Activity against Multidrug-Resistant Pathogenic Fungi. J Fungi (Basel) 7 (2), 1–17
  5. Barashkova AS, Ryazantsev DY, Rogozhin EA (2022). Rational Design of Plant Hairpin-like Peptide EcAMP1: Structural–Functional Correlations to Reveal Antibacterial and Antifungal Activity. Molecules 27 (11),
  6. Nikitin DA, Sadykova VS, Kuvarina AE, Dakh AG, Biryukov MV (2022). Enzymatic and Antimicrobial Activities in Polar Strains of Microscopic Soil Fungi. Dokl Biol Sci 507 (1), 380–393
  7. Ryazantsev DY, Khodzhaev EY, Kuvarina AE, Barashkova AS, Rogozhin EA (2023). The Antifungal and Reactivation Activities of a Novel Glycine/Histidine-Rich Linear Peptide from Dog-Grass (Elytrigia repens (L.) Desv. Ex Nevski) Ears. APPL BIOCHEM MICRO+ 59 (1), 41–47
  8. Barashkova AS, Smirnov AN, Zorina ES, Rogozhin EA (2023). Diversity of Cationic Antimicrobial Peptides in Black Cumin (Nigella sativa L.) Seeds. Int J Mol Sci 24 (9), 8066
  9. Rogozhin E, Zalevsky A, Mikov A, Smirnov A, Egorov T (2018). Characterization of Hydroxyproline-Containing Hairpin-Like Antimicrobial Peptide EcAMP1-Hyp from Barnyard Grass (Echinochloa crusgalli L.) Seeds: Structural Identification and Comparative Analysis of Antifungal Activity. Int J Mol Sci 19 (11),
  10. Vasilchenko AS, Rogozhin EA (2019). Sub-inhibitory Effects of Antimicrobial Peptides. Front Microbiol 10 (MAY), 1160
  11. Barashkova AS, Rogozhin EA (2023). The potential of plant antimicrobial peptides for crop protection against diseases. PPT 106 (3), 120–136
  12. (конференция) Rogozhin EA, Ryazantsev DY, Zavriev SK, Sadykova VS (2021). Novel hevein-like defense peptides from wild cereals. FEBS Open Bio 256 (S1), 384
  13. (конференция) Barashkova AS, Ryazantsev DY, Sadykova VS, Zavriev SK, Rogozhin EA (2021). Thionins from blackseed (Nigella sativa L.) with multiple activity. FEBS Open Bio  (S1), 384
  14. (конференция) Sadykova VS, Gavrushina IA, Georgieva ML, Kuvarina AE, Rogozhin EA (2021). Novel Antifungal Peptaibols Emericellipsins A-E with Anticancer and Antibiofilm Potential from an alkalophilic fungus Emericellopsis alkalina. Conference Proceedlings Paper of The 1st International Electronic Conference on Antibiotics (ECA 2021) ,
  15. (конференция) Рогожин ЕА, Барашкова АС, Деженкова ЛГ, Садыкова ВС (2019). Антимикробные пептиды из семейства тионинов, выделенные из семян черного тмина (Nigella sativa L.), обладают цитотоксичностью по отношению к линиям опухолевых клеток in vitro. Успехи молекулярной онкологии 6 (S4), 158–159
  16. (конференция) Rogozhin EA (2019). Diversity of proline/hydroxyproline-rich glycopeptides from dandelion (Taraxacum officinale) flowers with high specific antimicrobial activity against pigment-generating plant pathogenic fungi. FEBS Open Bio 9 (S1), 311