Научные научные исследования на кафедре микробиологии и в НИЛ биотехнологии ведутся по нескольким направлениям.

Первое – связано с изучением разнообразия, разработкой молекулярно-генетических методов идентификации, исследованием взаимодействия фитопатогенных бактерий с растениями-хозяевами, а также генетической регуляции факторов вирулентности и патогенности этих бактерий.

Второе направление, научно-практическое, включает в себя разработку и внедрение в производство принципиально новых лечебно-профилактических средств для сельскохозяйственных животных и мелких домашних животных. Разработки отнесены к VI технологическому укладу и включают полный цикл – от идеи возможных новых способов профилактики и лечения различных заболеваний, выделения и адаптации генов животных для экспрессии в бактериях, конструирования плазмид и получение эффективных штаммов-продуцентов биологически активных соединений, создания технологий биосинтеза и очистки рекомбинантных белков, формирования стабильных лекарственных форм, организации их производства, исследования эффективности разработанных инновационных, не имеющих мировых аналогов ветпрепаратов на животных, утверждения инструкций и наставлений по применению, проведение Госрегистрации на основании результатов цикла исследований, маркетинговая проработка и реализация продукции. Это направление начало развиваться на кафедре, благодаря профессору В.А. Прокулевичу, с середины девяностых годов и успешно реализуется по сегодняшний день. При проведении научных исследований этого рода выполняется разработка новых лекарственных и профилактических форм комплексных ветпрепаратов на основе рекомбинантных цитокинов. Всего разработаны и прошли Государственную регистрацию технические условия на фармацевтические субстанциии для более 25 ветпрепаратов и 1 диагностикума. Все препараты и субстанции оригинальны и не имеют мировых аналогов. Ряд субстанций и препаратов выпускают на производственных предприятиях ОАО «Белзооветснабпром», ООО «НПЦ ПроБиоТех» и ООО «НПЦ БелАгроГен». Ряд препаратов производится на экспорт: «Фанниферон®», «Ципрофан®», «Биферон®-Б», «Лоферон®», «Разбавитель-адъювант для сухих живых вакцин против трихофитии крупного рогатого скота®».

Третье направление, курируемое профессором кафедры М.А.Титок, связано с изучением свойств и генетической организации внехромосомных генетических элементов грамотрицательных (группа IncP-9) и грамположительных бактерий (семейства pBS72), а также природных бактерий-деструкторов нефти.

Путём гибридизационного и сиквенс-анализа охарактеризован уникальный класс внехромосомных генетических элементов тета-типа бактерий B. subtilis (обозначен как семейство pBS72). Установлено, что репликон нового типа широко распространен среди природных бактерий B. subtilis, выделенных из различных природных источников на территории Беларуси. В результате функционального анализа выявлены хромосомные детерминанты, необходимые для поддержания данного класса внехромосомных генетических элементов и установлена новая, ранее неописанная функция генов, детерминирующих синтез белков праймосомного комплекса. Изолированная минимальная область плазмидного репликона, обеспечивающая его стабильное наследование в клетках B. subtilis, позволила сконструировать на ее основе векторы для молекулярного клонирования.

Охарактеризованы плазмиды Р-9 группы несовместимости бактерий Pseudomonas, представленные разнообразными внехромосомными генетическими элементами (R- и D-плазмиды), способными передаваться и поддерживаться в клетках различных грамотрицательных бактерий. Созданы уникальные конструкции, которые используются в качестве векторов для молекулярного клонирования в широком круге бактерий рода Pseudomonas. Плазмиды IncP-9 не способны наследоваться в бактериях семейства Enterobacteriaceаe (Escherichia coli, Dickeya chrysanthemi, Pantoea agglomerans, Salmonella typhimurium, Klebsiella aerogenes, Citrobacter freundii и Serratia marcescens) при температуре выше 36^оС, что позволило сконструировать на их основе универсальную векторную систему для транспозонного мутагенеза бактерий этой систематической группы.

Из географически удаленных регионов (Беларусь, Ирак, Ливия, Антарктида) выделены и идентифицированы бактерии различных таксономических групп (Rhodococcus, Arthrobacter, Micrococcus, Acinetobacter, Bacillus, Planococcus, Enterobacter, Deinococcus) характеризующиеся разнообразными физиолого-биохимическими свойствами и способные деградировать нефть. Изолированные бактерии в определенных комбинациях могут использоваться для очистки загрязненных нефтью территорий при экстремальных условиях (высокая и низкая температура, высокая радиация, высокая концентрация NaCl, кислая и щелочная среда). Отобранные микроорганизмы являются уникальным источником генетических детерминант, обеспечивающих образование сурфактантов, ионов металлов, а также ферментов с уникальными свойствами.

Начиная с 2013 г. на кафедре доцентом В.Е. Мяминым проводится изучение видового разнообразия, физиологии и генетики микроорганизмов, выделенных им при участии в 2-х антарктических экспедициях из различных антарктических экосистем, поиск продуцентов ферментов и биологически активных веществ, синтезируемых микроорганизмами, выделенными из новых экологических ниш. Найдены новые штаммы микроорганизмов, перспективные для использования в целях биотехнологии.

Под руководством доцента Д.О. Герловского ведутся исследования особенностей функционирования, путей и механизмов регуляции секреторных фосфолипаз микроорганизмов для их применения в активации новых препаративных форм биологически активных веществ на основе фосфолипидов. Исследуются особенности функционирования секреторных фосфолипаз, имеющих практическую значимость для сельского хозяйства и медицины. Изучается возможность in vitro активации препаративных форм антимикробных препаратов и других БАВ, включённых в наноконтейнеры, состоящие из фосфолипидов, при действии секреторных фосфолипаз микроорганизмов.

РОЛЬ СТУДЕНЧЕСКОГО НАУЧНОГО КРУЖКА В ПОДГОТОВКЕ КВАЛИФИЦИРОВАННЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ.

Направления работы студенческих научных кружков на факультетах, готовящих специалистов по естественным наукам, существенно различаются в зависимости от профиля ВУЗа. В учебных заведения, где научно-исследовательская работа студентов не является обязательной (педагогические, медицинские институты), научные студенческие общества и кружки призваны обеспечивать условия для проведения экспериментальной работы студентов, и именно на базе кружков студенты приобретают навыки проведения научных исследований. В то же время, на естественно-научных факультетах университетов выполнение экспериментальных исследований является частью учебной программы. На тех кафедрах, где исследования носят преимущественно лабораторный характер, студенты 3-5 курса в период учебного года загружены выполнением конкретных экспериментов для своих плановых курсовых и дипломных работ, в силу чего планирование дополнительных исследований в рамках кружковой работы оказывается практически нереальным.

Опыт проведения кружковой работы на кафедре микробиологии Белгосуниверситета в течение последних пяти лет показал, что в таких условиях основной функцией кружка становится ориентация студентов 1-2 курсов в выборе кафедры, который осуществляется в начале 3 курса. Именно они оказываются основными слушателями проводимых еженедельно докладов, а в качестве докладчиков в основном привлекаются студенты старших курсов, уже имеющие практический опыт работы по разрабатываемым на кафедре и в лаборатории молекулярной генетики бактерий тематикам. Следует отметить, что в последние годы в связи с увеличенным количеством специализирующихся на кафедре студентов часть из них выполняет свои курсовые и дипломные работы на базе других научных учреждений г.Минска (институтов АН Беларуси, институтов системы здравоохранения). Это позволяет значительно расширять круг обсуждаемых на заседаниях кружка научных проблем и направлений, связанных с молекулярной биологией не только прокариот, но и эукариотических организмов. Содержание докладов, как правило, связано с темой выполняемой докладчиком курсовой или дипломной работы, однако не является имитацией их защиты, поскольку докладчики заранее ориентируются на основной контингент слушателей - студентов младших курсов и главной целью доклада видят доступное изложение рассматриваемой темы, основанное на конкретных научных фактах из литературы или собственных исследований и направленное на то, чтобы стимулировать интерес к данному направлению. В тех или иных случаях докладчики непосредственно обращаются к аудитории с предложением практически поучаствовать в экспериментах и, как показала практика, именно таким путем в лаборатории пришли некоторые из нынешних докладчиков - активных участников кружка. Полезность такого подхода двояка: старшие учатся доступно излагать сложные проблемы современной биологии и заинтересовано ищут себе помощников в экспериментальной работе, младшие - получают возможность осознанного выбора, причем не только кафедры для специализации, но и конкретной темы исследований еще до прихода на кафедру.

На основании опыта нашей лаборатории можно с уверенностью сказать, что чем раньше студент приобщается к научной работе, пусть сначала как помощник более опытного коллеги, выполняющего дипломную работу, тем с большей вероятностью он оценит свои возможности, почувствует, каких временных и интеллектуальных затрат требует экспериментальная работа и в конце концов сделает правильный выбор. Существенным является и то, что преподаватели и научные сотрудники, осуществляющие руководство студентами-дипломниками, имеют, со своей стороны, также возможность определить потенциальные способности и пригодность к научной работе идущих на кафедру студентов еще до их окончательного решения и могут скорректировать состав набираемого на кафедру контингента. О правильности такой ориентации работы кружка может косвенно свидетельствовать количество лауреатов конкурсов студенческих работ и аспирантов, вышедших из стен нашей кафедры и лаборатории, а также количество студентов разных курсов, в настоящее время занимающихся экспериментальной работой на кафедре и в лаборатории.

Однако, в последние годы в связи с развитием молекулярной биологии и введением уже даже в нашу практику современных методов исследования (например, клонирования генов) докладчики, выступающие на заседаниях студенческого научного кружка, сталкиваются с проблемой доходчивого изложения материала. Дело в том, что основные дисциплины, необходимые для понимания сути осуществляемых экспериментов и используемых методик, согласно ныне реализуемому учебному плану, читаются на 3-5 курсах, в силу чего основной контингент слушателей не всегда способен воспринять излагаемую информацию. Исходя из этого, мы, не исключая возможности самообразования подрастающего поколения, попробовали силами старших студентов, аспирантов, молодых сотрудников подготовить ряд докладов по основным темам молекулярной биологии, в которых в сжатой форме излагаются азы этой науки. Эти доклады ни в коей мере не заменяют младшим студентам ожидающие их в ближайшие годы курсы (т.е. не представляют собой дополнительные занятия), а лишь ориентируют их в сфере современной биологии. К тому же, сама обстановка научного кружка, где можно уточнить и переспросить, подискутировать и покритиковать докладчика способствует повышению уровня как докладчиков, так и слушателей. В ходе такого "ликбеза" студенты не по обязанности (как это иногда бывает на обычных занятиях), а для удовлетворения собственной любознательности получают необходимую для дальнейшей успешной научной работы информацию общего плана. Мы надеемся, что такого рода направление в работе научного кружка кафедры станет традиционным, поскольку кто-то из нынешнего поколения слушателей уже через короткое время смогут перейти в ранг докладчиков и, на себе осознав полезность таких докладов, продолжит эту работу.