Жоба Bacillus туысының патогенді емес бактерияларының спорогенезін зерттеуге бағытталған. Жоба шеңберінде пора түзілу үрдісін белсендететін немесе тежейтін факторлары зерттеліп, бациллалар эндоспораларының споралану және даму механизмдері анықталады. Жобаның шешуге бағытталған негізгі мәселесі – Bacillus споралануына әсер ететін аспектілерді анықтап зерттеу және CRISPR-Cas9 жүйесі негізінде аспорагенді штамм өндірушілерді алу мақсатында амилолитикалық және протеолитикалық ферменттерді өндіретін Bacillus licheniformis және Bacillus paralicheniformis екі перспективті штаммдарының бағытталған геномдық редакциясын жүргізу.

Зерттеу өзектілігі

Эндоспоралар бактериялық жасушаның ішінде қалыптасады және қатаң жағдайларда өмір сүруге арналған жасушаның жоғары мамандандырылған түрі болып табылады. Эндоспоралар қоректік заттардың жоқтығына, жоғары температураға, иондаушы сәулеленуге, механикалық зақымдануға, химиялық еріткіштерге, детергенттерге, гидролитикалық ферменттерге, кебуге, рН экстремалды көрсеткіштеріне және микробқа қарсы агенттерге өте төзімді.

Спора түзетін бактериялар қоректік тізбектегі ықтимал қауіп көзі болып саналады, ал спора түзетін бактерияларды бақылау эндоспоралардың ерекшеліктерін түсінуді талап етеді. Патогенді емес спора түзушілер азық-түлік өндірушілерге айтарлықтай экономикалық зиян келтіреді. Ең жиі бөлініп алынатын Bacillus споралары, бұл барлық изоляттардың шамамен 68,9% құрайды. Bacillus түрлерінің споралануының селективті профилактикасы ғалымдар мен технологтардың міндеті болып табылады, бұл дақылданған штаммдардың өндірістік қуатын арттырады. Азық-түлік өнімдерінің қауіпсіз өндірісін және жарамдылық мерзімін қамтамасыз ету үшін спора түзетін бактериялар туралы қосымша білімге деген қажеттілік анық байқалады, ал CRISPR/Cas9 пайдалану аспорогенді продуценттік штаммдарды өндіруге мүмкіндік береді.

Жобаның мақсаты

Жобаның мақсаты – Bacillus эндоспораларының споралану және өну механизмін зерттеу және амилолитикалық және протеолитикалық аспорогенді штаммдарды алу үшін Bacillus licheniformis және Bacillus paralicheniformis геномдарын редакциялау.

Күтілетін нәтижелер

• Спора түзілуіне әсер ететін физика-химиялық факторлар: температура, сәулелену, қысым, ультрадыбыстық әсер, химиялық агенттердің, ферменттердің әсері, қоректік ортадағы заттардың құрамдас құрамы, дақылдандыру жағдайлары зерттеледі.
• Эндоспоралардың адгезивтілігі мен гидрофобтылығы/гидрофильділігі зерттеледі; температураның, ылғалдылықтың, қысымның, ультракүлгін және микротолқынды сәулеленудің, ультрадыбыстық әсердің, қышқылдармен, сілтілермен, детергенттермен, мутагендермен, ферменттермен, антибиотиктермен және басқа химиялық заттармен өңдеудің споралардың өміршеңдігіне әсері анықталады.
• Споралардың активтену және өну жағдайлары: температуралық жағдайлар, ылғалдылық, әртүрлі химиялық заттардың әсері: металл тұздары, аминқышқылдары, екіншілік метаболиттер, қоректік ортаның құрамы зерттеледі.
• Bacillus бактерияларының спорогенезіне қатысатын гендер туралы деректер зерттеледі, нокаут пен генді редакциялау үшін әлеуетті нысандарды іздеу үшін B.licheniformis және B.paralicheniformis геномдарының нуклеотидтер тізбегі талданады, геномды редакциялау үшін олигонуклеотидтер таңдалып, синтезделеді.
• Амилолитикалық B.licheniformis және протеолитикалық B.paralicheniformis штаммдарының геномдық редакциясы жүргізіледі және олардың аспорогендік модификациялары алынады.

Жоба жетекшісі

Хасенов Бекболат Бауыржанұлы, h-индексі 10, микроорганизмдердің генетикасы және биохимиясы зертханасының меңгерушісі, химия ғылымдарының кандидаты, “Биология ғылымдары” мамандығы бойынша профессор. Б. Хасенов 120-дан астам жарияланымның авторы және ҚР 22 патентінің авторы. Researcher ID: AAM-8657-2020, ORCID: 0000-0003-4572-948X, Scopus Author ID: 36096620800

Зерттеу тобының мүшелері

Акишев Жігер, PhD, h-индексі 7, ферменттердің генетикалық зерттеулері мен биохимиясына маманданған, аға ғылыми қызметкер, ҚР 33 жарияланымы мен 5 патентінің авторы. ResearcherID: N-6206-2017, ORCID: 0000-0001-9943-1625, Scopus Author ID: 56674741700

Ақтаева Сания, PhD, h-индексі 3, спора түзетін протеолитикалық және кератинолитикалық микроорганизмдерді зерттеуге маманданған, аға ғылыми қызметкер, ҚР 15 жарияланымы мен 2 патентінің авторы. ResearcherID: AAR-5133-2020, ORCID: 0000-0001-6346-5866, Scopus Author ID: 57439359000

Мусахметов Арман, магистр, PhD докторантураны бітірді, h-индексі 4, ферменттік биохимия және биотехнология мамандығы бойынша, аға ғылыми қызметкер, ҚР 21 жарияланымы мен 3 патентінің авторы. ResearcherID: AAQ-9945-2020, ORCID: 0000-0002-6182-3487, Scopus Author ID: 57203751227

Попова Виктория, «Биология және жалпы генетика» кафедрасының 2 курс магистранты Л.Н. Гумилева атындағы Еуразия ұлттық университеті, мамандығы – микроорганизмдер генетикасы, лаборант, 3 жарияланымы авторы. ResearcherID: JLN-1946-2023, ORCID: 0009-0001-1211-7244

Жоба тақырыбы бойынша жарияланымдар мен қорғау құжаттары

1. Aktayeva S., Baltin K., Kiribayeva A., Akishev Zh., Silayev D., Ramankulov Ye., Khassenov B. Isolation of Bacillus sp. A5.3 Strain with Keratinolytic Activity // Biology (MDPI). 2022, Vol 11, Issue 2, e244. https://doi.org/10.3390/biology11020244 (Q2, IF 4.2, CiteScore 4.0, Percentile 61).
2. Akishev Zh., Aktayeva S., Abdullayeva A., Baltin K., Kiribayeva A, Mussakhmetov A, Tursunbekova A., Ramankulov Ye., Khassenov B. Obtaining of recombinant camel chymosin and testing its milk-clotting activity on cow’s, goat’s, ewes’, camel’s and mare’s milk Biology (MDPI). 2022, Vol 11, Issue 11, e1545. https://doi.org/10.3390/biology11111545 (Q2, IF 4.2, CiteScore 4.0, Percentile 61).
3. Kiribayeva A., Mukanov B., Silayev D., Akishev Zh., Ramankulov Ye., Khassenov B. Cloning, expression, and characterization of a recombinant xylanase from Bacillus sp. T6 // PLoS One. 2022. Vol.17(3). e0202232. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0202232 (Q2, IF 3.7, CiteScore 6.0, Percentile 87).
4. Akishev Zh., Kiribayeva A, Mussakhmetov A, Baltin K., Ramankulov Ye., Khassenov B. Constitutive expression of Camelus bactrianus prochymosin B in Pichia pastoris // Heliyon. 2021. Volume 7, Issue 5, e07137 https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e07137 (CiteScore 2.7, Percentile 75).
5. Matta E., Kiribayeva A., Khassenov B., Matkarimov B., Ishchenko A. Insight into DNA substrate specificity of PARP1-catalysed DNA poly(ADP-ribosyl)ation // Scientific Reports. 2020. Vol.10(1), 3699. pp.1-11. https://doi.org/10.1038/s41598-020-60631-0 (Q1, IF 4.38, CiteScore 7.1, Percentile 93).
6. Turgimbayeva A, Abeldenov S, Zharkov D.O, Ishchenko A.A, Ramankulov Y, Saparbaev M, Khassenov B. Characterization of biochemical properties of an apurinic/apyrimidinic endonuclease from Helicobacter pylori // PLoS One. 2018. Vol.13(8). e0202232. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0202232 (Q2, IF 3.24, CiteScore 5.3, Percentile 92).
7. Kalendar R., Khassenov B., Ramankulov Ye., Samuilova O., Ivanov K. Fast PCR: An in silico tool for fast primer and probe design and advanced sequence analysis // Genomics. 2017. Vol.109. pp. 312-319. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2017.05.005 (Q1, IF 5.736, CiteScore 4.0, Percentile 48).
8. Abeldenov S., Talhaoui I., Zharkov D.O., Ishchenko A.A., Ramanculov E., Saparbaev M., Khassenov B. Characterization of DNA substrate specificities of apurinic/apyrimidinic endonucleases from Mycobacterium tuberculosis // DNA Repair. 2015, Vol. 33. pp. 1-16 https://doi.org/10.1016/j.dnarep.2015.05.007 (Q1, IF 4.913, CiteScore 5.9, Percentile 68).
9. Mussakhmetov A., Shumilin I.A., Nugmanova R., Shabalin I.G., Baizhumanov T., Toibazar D., Khassenov B., Minor W., Utepbergenov D. A transient post-translational modification of active site cysteine alters binding properties of the parkinsonism protein DJ-1 // Biochemical and Biophysical Research communications. 2018. Vol.504(1). Pp. 328-333. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2018.08.190 (Q2, IF 3.572, CiteScore 5.5, Percentile=62).
10. Aktayeva S., Baltin K., Ramankulov Ye., Khassenov B. Isolation and identification of the keratin degrading bacteria // Journal of Biotechnology. 2019. Vol. 305S. P.S30. (Q1, IF 4.913, CiteScore 5.9, Percentile 68).
11. Sarsen A., Saginova M., Akishev Zh., Aktayeva S., Manabayeva Sh., Khassenov B. Molecular phylogenetic analysis of Tulipa (Liliaceae) from Aksu-Zhabagly Nature Reserve // Plant Science Today. 2023 Vol 10, Issue 2, P.302–309. https://doi.org/10.14719/pst.2153 (Q4, Impact Factor 0.9, CiteScore 1.1, Percentile 28).
12. Aktayeva S., Sarsen A., Mussakhmetov A., Kiribayeva A., Tursunbekova A., Khassenov B. Development of microbiological diffusion inhibition test for the determination of antibiotic residues in the milk // Eurasian Journal of Applied Biotechnology, 2023. No. 2. P.44-5. https://doi.org/10.11134/btp.2.2023.6 (RSCI).
13. Aktayeva S., Kiribayeva A., Makasheva D., Astrakhanov M., Tursunbekova A., Baltin K., Khassenov B. Isolation, identification and usage of Bacillus strains in microbial inhibition test in milk Eurasian Journal of Applied Biotechnology, 2022. No. 4. P.49-57 https://doi.org/10.11134/btp.4.2022.6 (RSCI).
14. Актаева С.А., Балтин К.К., Кирибаева А.К., Раманкулов Е.М., Хасенов Б.Б. Штамм бактерий Bacillus licheniformis T7 – продуцент протеаз и кератиназы 12.11.2021 жылңы №35357 Қазақстан Республикасының Патенті.
15. Barshevskaya L.V., Sotnikov D.V., Zherdev A.V., Khassenov B.B., Baltin K.K., Eskendirova S.Z., Mukanov K.K., Mukantayev K.K., Dzantiev B.B. Triple Immunochromatographic System for Simultaneous Serodiagnosis of Bovine Brucellosis, Tuberculosis, and Leukemia // Biosensors (Basel). 2019 Vol.9(4),115. pp. 1-10. https://doi.org/10.3390/bios9040115 (Q2, IF 5.972, Cite Score 5.6, Percentile 89).

Қол жеткізілген нәтижелер

2024

Bacillus paralicheniformis T7 бактериясының споралану үрдісіне физика-химиялық және биохимиялық ықпалдарының әсері зерттелді. Ортаға магний сульфаты, темір сульфаты, калий хлориді, марганец немесе кальций қосу штаммның эндоспораларының түзілуін ынталандыратыны анықталды. Bacillus paralicheniformis T7 эндоспораларының адгезивтілігі, гидрофобтылығы/гидрофильділігі зерттелді, олардың абиотикалық және биотикалық стресс ықпалдарына, физикалық және химиялық әсерлерге, антибиотиктерге және лизистік агенттерге төзімділігі анықталды. Эндоспоралардың сулы ерітінділерде гидрофобтылығы жоғары екендігі, ультрадыбыстық әсерге төзімділігі, 90°С қыздырғаннан кейін даму қабілетін 60 минут сақтайтындығы, 121°С термиялық өңдеуге 30 минут бойы шыдайтындығы, 3 М фосфор қышқылына және 200 мМ NaOH төзімділігі анықталды.

Bacillus paralicheniformis Т7 споралары 10 мкг/мл концентрацияда линкозамидтерге, ансамициндерге, хинолондарға, фторхинолондарға, макролидтерге, тетрациклиндерге, аминогликозидтарға, гликопептидтерге және 100 мг/мл10 лизоцимдерге төзімді.

2024 жылға арналған басылымдар

1. Aktayeva S., Khassenov B. High keratinase and other types of hydrolase activity of the new strain of Bacillus paralicheniformis // PLoS One. 2024. Vol.19(10). e0312679. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0312679
2. [Орыс тілінде] Попова В.C., Кирибаева А.К., Силаев Д.В., Хасенов Б.Б. Bacillus paralicheniformis штаммының термотұрақты амилазасын зерттеу // Eurasian Journal of Applied Biotechnology. №.3S, 2024 Арнайы шығарылым “ Халықаралық ғылыми конференция «Astana Biotech 2024”. 2024. Астана, 133 Б.