Экспериментальная биология и биотехнология
Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим: Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0). Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).
Ржавчина груши в Беларуси как результат инвазии гриба Gymnosporangium sabinae (Dicks.) G. Winter
Ржавчина груши в Беларуси впервые была зарегистрирована в 2007 г., а через 12 лет приобрела характер эпифитотии. Составлена карта распространения заболевания в республике. Детально описаны и проиллюстрированы симптомы поражения груши и можжевельника, а также споры возбудителя заболевания (гриб Gymnosporangium sabinae (Dicks.) G. Winter). Показано, что перезимовавшие в побегах эцио- и телиоспоры не прорастают в следующий вегетационный период. Телиоспоры текущего года на можжевельнике прорастают не только фрагмобазидиями с базидиоспорами, но и мицелием, что обеспечивает повторное заражение этого хозяина. Определен высокий инфекционный потенциал как груши (до 15 млн эциоспор на 1 см2 ), так и можжевельника (2 млн телиоспор на 1 см2 ). Констатирована гибель вследствие ржавчины годичных побегов груши и отдельных растений можжевельника казацкого. Отмечено, что инвазия G. sabinae на территорию Беларуси совпадает с широкой интродукцией в озеленение восприимчивых к ржавчине видов можжевельника.
Gymnosporangium sabinae (Dicks.) G. Winter
Copyright (c) 2022 Экспериментальная биология и биотехнология
Влияние интенсивности света и его спектрального состава на фотосинтетическую активность огурца Cucumis sativus при фузариозном заражении
Изучены ответные реакции хлоропластов у растений огурца сорта Кустовой, выращенных при освещении разной интенсивности (6000 и 11 000 лк) или при LED-освещении с преобладанием красного и дальнего красного света, на заражение грибом Fusarium oxysporum. В хлоропластах, сформированных при пониженной освещенности, через 72 ч после инфицирования возрастало количество хлорофиллов и каротиноидов, тогда как в хлоропластах, сформированных при повышенной освещенности, наблюдалось существенное усиление катаболизма пигментов. При фузариозе в условиях изученного светового диапазона не был задействован виолаксантиновый цикл, а фотохимическая активность хлоропластов мало зависела от уровня освещенности. Преобладание красного или дальнего красного света вызывало повышение содержания хлорофиллов и каротиноидов в пересчете на сухую массу листа по сравнению с таковым у растений, выращенных на белом свету. При заражении на белом и красном свету происходило увеличение, а при заражении на дальнем красном свету – уменьшение общего содержания хлорофиллов и каротиноидов относительно их уровня в здоровых растениях. Установлено, что фузариозное увядание привело к снижению фотохимической активности фотосистемы I и сопряженного с ней транспорта электронов (на 20 %) в хлоропластах, сформированных на красном и дальнем красном свету. Также отмечено снижение функциональной эффективности фотосистемы II, скорее всего, за счет необратимых изменений пигмент-белковых комплексов при обоих режимах LED-освещения. Рассмотрены различные механизмы ответной реакции хлоропластов растений огурца на инфицирование патогеном в зависимости от световых условий формирования фотосинтетических мембран.
Фотосинтетический аппарат растений ячменя, обработанных 5-аминолевулиновой кислотой: механизмы адаптации к засухе
Установлено существенное влияние почвенной засухи на морфометрические показатели листьев растений ячменя сортов Бровар и Аванс, концентрацию в них фотосинтетических пигментов, а также накопление активных форм кислорода. Показано, что при засухе обработка листьев растений ячменя сорта Бровар 5-аминолевулиновой кислотой вызывает снижение содержания белков антенных комплексов фотосистем, что приводит к уменьшению размера светособирающей антенны и является эффективным механизмом защиты фотосинтетического аппарата от окислительного стресса. Тонкая подстройка компонентов фотосинтетического аппарата листьев растений ячменя сорта Бровар к действию засухи может быть ключевым фактором, определяющим устойчивость этого сорта к данному виду абиотического стресса. У сорта Аванс указанные адаптационные механизмы либо отсутствуют, либо проявляются в меньшей степени, что приводит к более интенсивному развитию окислительного стресса в растениях этого сорта при действии почвенной засухи.
Осмотическая концентрация в гемолимфе моллюска Lymnaea stagnalis при острой экспериментальной гипергликемии
Установлено, что развитие гипергликемии, сопровождаемой многократным увеличением содержания глюкозы в гемолимфе (до 4,0 – 4,5 ммоль/л), не приводит к изменению осмоляльности во внутренней среде Lymnaea. Инкубация моллюсков в 100 ммоль/л водном растворе полиэтиленгликоля-200 на протяжении 2 ч вызывает 1,4-кратное повышение осмоляльности гемолимфы (до 210 мосмоль/кг) по сравнению с контрольным уровнем.
Применение SCoT-маркеров для оценки генетической изменчивости российских сортов овсяницы и фестулолиума
Необходимым условием повышения эффективности селекционного процесса кормовых злаковых трав является комплексная оценка исходного материала, в том числе с помощью современных ДНК-технологий. Цель исследования состояла в изучении эффективности использования системы SCoT-маркеров, основанных на ПЦР, при анализе межвидовой и межсортовой генетической изменчивости овсяницы (Festuca) и фестулолиума (× Festulolium F. Aschers. et Graebn.). Проведено генотипирование 13 сортов российской селекции с применением 25 SCoT-маркеров, рекомендованных в литературных источниках в качестве информативных при анализе злаковых культур. Показана высокая эффективность техники SCoT-маркирования как инструмента выявления ДНК-полиморфизма между видами и сортами овсяницы и фестулолиума. Полученные результаты могут быть использованы при разработке методов идентификации и паспортизации сортов, а информация о генетическом сходстве или различии будет полезна при подборе родительских форм для селекционного процесса.
Идентификация пектолитических видов бактерий, выделенных при бактериозах растений в Республике Беларусь
В течение 2019 –2020 гг. отобраны 75 образцов картофеля, моркови, репы, капусты, лука как в полевых условиях, так и в хранилищах. Бактерии рода Pectobacterium изолированы из 60 образцов. Также выделены штаммы Bacillus pumilus, Bacillus sp., Pseudomonas sp. Доминирующими видами, вызывающими мягкие гнили и черную ножку картофеля, были Pectobacterium carotovorum, P. parmentieri, P. atrosepticum и P. brasiliense. Бактерия P. carotovorum изолирована и из других овощных культур. В образцах моркови и картофеля из хранилищ часто выделялись штаммы бактерий рода Bacillus. Впервые в Беларуси на растениях картофеля обнаружена бактерия P. brasiliense. Полученные результаты по идентификации и распространению бактерий мягких гнилей в Беларуси помогут планировать риски, связанные с инфекциями, вызываемыми этими патогенами.
Электрофизиологический и радиоизотопный анализ потоков ионов, индуцируемых солевым и окислительным стрессом, в клетках корня высших растений
Под действием стресс-факторов среды активируется выход важнейших электролитов неорганической и органической природы из клеток корня во внешнее пространство. Данное явление описано для засоления, засухи, атаки патогенов, воздействия тяжелых металлов, окислительного стресса и др. Выход электролитов также наблюдается в рамках некоторых процессов нормальной физиологии как часть гравитропического ответа, формирования полярности и роста клетки растяжением. Несмотря на длительное изучение данного феномена, его молекулярный механизм остается непонятным. В настоящем исследовании для изучения биофизической и молекулярной природы выхода ионов из клеток корня развит комплексный подход на основе метода меченых атомов (загрузка 86Rb+ с последующей регистрацией параметров его выхода из клеток корня), реверсивной генетики и техники локальной фиксации потенциала на мембране. Продемонстрировано, что в корнях Arabidоpsis thaliаna (L.) Heynh. выход K+ при засолении и окислительном стрессе обеспечивается K+-каналами, кодируемыми геном GORK (guard cell outward-rectifying K+ channel), а выход органических анионов – анионными каналами, кодируемыми геном ALMT1 (aluminum-activated malate transporter 1). Установлены особенности совместного функционирования данных систем при стрессе.
Иммунобиологическая характеристика микроглиальных клеток и модели их изучения in vitro
Микроглиальные клетки – это один из ключевых клеточных элементов центральной нервной системы. В последние годы появляется все больше данных о роли микроглиальных клеток в патогенезе различных психических и нейродегенеративных заболеваний. Однако исследование микроглии головного мозга человека ограничено по техническим и этическим причинам, в связи с чем актуальным направлением современной биологии и медицины является создание новой клеточной модели in vitro микроглии человека. Цель настоящего обзора состоит в описании функциональных и иммунологических свойств микроглии, а также основных моделей in vitro, используемых в настоящее время для исследования свойств клеток в норме и при патологии.
Сверхслабая фотонная эмиссия биообъектов: возможное биологическое значение и пути практического использования
Широко распространенная в природе способность биообъектов испускать фотоны (биофотоны) позволила создать приборы для неинвазивного и непрерывного контроля метаболизма органов и тканей, применяемые в качестве мощного клинического диагностического инструмента, а также в целях визуализации и пространственно-временного анализа функционирующих органов, и в частности мозга. Многочисленные экспериментальные данные, свидетельствующие об участии биофотонов в процессах меж- и внутриклеточной коммуникации, послужили теоретическим обоснованием медицинского использования низкоинтенсивной световой терапии для эффективного лечения широкого спектра заболеваний, в том числе при замедленном заживлении ран, болях при артрите, остром инсульте.
Электрические характеристики сенсорного нейрона и оборонительные реакции моллюска Lymnaea stagnalis в условиях пролонгированной гипергликемии
Возрастание содержания глюкозы в гемолимфе (с 0,12 (0,05; 0,18) до 4,10 (3,18; 6,08) ммоль/л) приводит к модификации оборонительного поведения моллюсков, проявляющейся в увеличении втянутости тела животного в раковину и возрастании доли слабых защитных реакций в ответ на тактильную стимуляцию щупальца моллюска. Колебаний в длине щупалец и длительности латентного периода протракции выявлено не было. В условиях экспериментальной гипергликемии (нахождение препарата изолированной ЦНС в 10 ммоль/л растворе D-глюкозы в течение 2 ч) изменяются базовые электрические характеристики FMRF-амидергического нейрона RPaD1, вовлеченного в детекцию сенсорных стимулов и кардиорегуляцию у Lymnaea. Речь идет о деполяризации его мембраны, сопровождаемой увеличением частоты генерации потенциала действия при неизменности вольт-амперной характеристики и мембранного сопротивления (емкости и постоянной времени) по сравнению с контролем. Отмечено возрастание длительности фаз деполяризации и реполяризации, а также амплитуды следовой гиперполяризации при неизменности других фаз спайка RPaD1. На основании выявленных особенностей формы потенциала действия при гипергликемии предполагается, что указанные изменения могут быть вызваны активацией Na+-глюкозного котранспортера и АТФ-чувствительных К+-каналов мембраны RPaD1. Действие глюкозы следует рассматривать в качестве метаболического сигнала, в том числе и в отношении непищевых нейронов мозга моллюсков.
Crepis rhoeadifolia M. Bieb. (Compositae) во флоре Беларуси
В 2021 г. было обнаружено третье местонахождение Crepis rhoeadifolia M. Bieb. в Беларуси за последние 120 лет. Дана фитоценотическая характеристика местообитания C. rhoeadifolia в Ветковском районе Гомельской области, особое внимание уделено географическому распространению вида. Составлена карта общего ареала C. rhoeadifolia, которая отражает современное распространение вида. С помощью программы MaxEnt выявлена экологоклиматическая ниша C. rhoeadifolia, что позволило сделать вывод о заносной природе и перспективе дальнейшего распространения вида в Беларуси.
Органо- и тканеспецифические особенности проявления антирадикального потенциала и содержания фенольных соединений в растениях рода Taxus spp.
Проведен анализ антирадикальной активности, общего содержания растворимых фенольных соединений и уровня накопления флавоноидов в надземных и подземных органах и тканях представителей рода Taxus spp. (T. baccata L. cv. Semperaurea, T. cuspidata Sieb. et Zucc. и T. wallichiana Zucc.), интродуцированных в Республике Беларусь. Выявлена зависимость величины антирадикальной активности и содержания анализируемых групп вторичных метаболитов от органной и тканевой локализации в растении. Установлено, что максимальная антирадикальная активность, а также наиболее высокий уровень накопления суммы растворимых фенольных соединений и флавоноидов наблюдаются в экстрактах вторичной покровной ткани (перидермы) корня интактных растений всех исследуемых видов Taxus spp. Так, антирадикальная активность экстрактов данного типа ткани T. wallichiana Zucc. составляла (28,7 ± 1,0) мг эквивалента аскорбиновой кислоты на 1 г сухой массы, T. cuspidata Sieb. et Zucc. – (26,1 ± 0,8) мг эквивалента аскорбиновой кислоты на 1 г сухой массы, а T. baccata L. cv. Semperaurea – (22,4 ± 0,7) мг эквивалента аскорбиновой кислоты на 1 г сухой массы, что на 78–81 % превышало активность экстрактов корки ствола и на 42– 64 % – активность экстрактов хвои. Содержание суммы фенольных соединений в экстрактах перидермы корней исследуемых растений варьировало от (129,9 ± 2,9) до (154,2 ± 4,3) мг эквивалента галловой кислоты на 1 г сухой массы и было максимальным у T. wallichiana Zucc. Наиболее высокий уровень накопления флавоноидов среди анализируемых экстрактов указанного типа ткани обнаружен у T. cuspidata Sieb. et Zucc. ((13,0 ± 0,4) мг эквивалента кверцетина на 1 г сухой массы).
Исследование полиморфизма микросателлитных маркеров сосны обыкновенной для целей криминалистического ДНК-анализа
Микросателлиты, как высокополиморфные маркеры, являются ценным инструментом в идентификационных и популяционных исследованиях. В целях формирования подходов к судебно-экспертной ДНК-идентификации при расследовании дел о незаконных рубках протестированы 17 SSR-маркеров сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) с использованием ДНК растений, произрастающих в западной и восточной частях Республики Беларусь. Показана высокая информативность для шести микросателлитных маркеров. Установлена потенциальная возможность применения комплекса отобранных маркеров для ДНК-идентификации образцов древесины сосны обыкновенной в судебной экспертизе.
Завязываемость плодов голубики высокорослой в зависимости от сортовой специфики и погодно-климатических условий
На основании данных четырехлетних исследований выявлены особенности завязываемости плодов 15 сортов голубики высокорослой. Показатели выхода зрелых ягод от числа цветков у рассматриваемых сортов варьируются в достаточно широких пределах и в среднем составляют от 46 % (Chandler) до 83 % (Sunrise). Степень изменчивости значений завязываемости ягод у исследуемых таксонов значительно изменялась по годам – от низкого (Bluejay, Nui, Puru, Spartan, Sunrise) до очень высокого (Bonus) уровня. Установлено, что чем ниже уровень изменчивости значения завязываемости плодов, тем более высокой адаптивной способностью к изменяющимся погодно-климатическим условиям обладает таксон. На завязываемость плодов голубики высокорослой оказывают влияние такие погодно-климатические факторы, как осадки и температура воздуха. Осадки, выпадающие в количествах, близких к среднемноголетним значениям либо несколько превышающих их, и температура воздуха, близкая к климатической норме, способствуют повышению завязываемости плодов голубики. Выраженный дефицит осадков во время цветения и роста ягод, особенно на фоне повышенной среднесуточной температуры, а также дождливая погода в период массового цветения голубики приводят к снижению завязываемости плодов. Основным лимитирующим температурным фактором во время цветения и формирования ягод голубики является снижение температуры воздуха до минусовых показателей (заморозки).
Исследование эффективности подавления бактериального ожога бактериофагами в лабораторных условиях
В качестве биологического средства контроля бактериального ожога исследованы бактериофаги Erwinia amylovora Hena2, Roscha1, Pixel, Dichka и VyarbaS на модельных объектах – цветках и листьях груши. При обработке бактериофагом за 1 ч до инокуляции E. amylovora 1/79Sm статистически значимых отличий в симптомах по сравнению с контролем не обнаружено. Однако отмечено снижение титра патогена на 1–3 порядка при содержании в инокуляте 106–108 КОЕ/мл E. amylovora и обработке бактериофагом за 1 ч до заражения патогеном.
Изучение влияния ионов никеля(II) в почве на общую антиоксидантную активность и состояние компонентов аскорбат-глутатионового цикла в трансгенных растениях Nicotiana tabacum
Проведен сравнительный анализ некоторых биохимических характеристик нетрансгенных и трансгенных растений Nicotiana tabacum, выращенных в почве с повышенной концентрацией ионов никеля(II). Трансгенные растения несли в своем геноме бактериальный ген acdS, который кодирует фермент 1-аминоциклопропан-1- карбоксилатдезаминазу (АЦК-дезаминазу). Обработка почвы ионами никеля приводила к индукции экспрессии гена acdS и повышению активности АЦК-дезаминазы в трансгенных растениях. Также продемонстрировано, что в условиях абиотического стресса в исследуемых растениях возрастала общая антиоксидантная активность, увеличивалось содержание аскорбиновой кислоты, глутатиона, аскорбатпероксидазы, глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы.
Каталаза клетки: строение, биогенез, многообразие, функции
Каталаза – важный антиоксидантный фермент, который разрушает пероксид водорода, образующийся в результате нормального метаболизма клетки, до воды и кислорода, предупреждая перекисное окисление липидов мембран и повреждение клетки. В настоящем обзоре анализируется и обобщается информация об истории открытия, строении, биогенезе, полиморфизме и биологических функциях каталазы клеток.
Газовый хромато-масс-спектрометрический анализ ацетонового экстракта корней Lactuca tatarica (L.) C. A. Mey.
Методом газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией изучены корни Lactuca tatarica (L.) C. A. Mey. В неочищенном экстракте, который получают из корней, обнаружено присутствие природных соединений различных групп. В результате из твердой массы объекта исследования идентифицированы 25 различных веществ, в том числе ациклические соединения (метилмиристат, метилпальмитат, этилпальмитат, метилэлаидат, метилстеарат, этилолеат и др.). Наиболее распространенными эфирами жирных кислот являются метилолеат (6,831 %) и метилпальмитат (2,902 %). Кроме того, выявлены характерные для L. tatarica тритерпеноидные соединения (ацетат лупеола, ацетат циклоартенола, ацетат 3β,13β,14β-13,27-циклоурсан-3-ола), среди которых ацетат лупеола является преобладающим компонентом и составляет 56,35 % от общего количества полученных веществ. Также обнаружены элаидиновая кислота, бис(2-этилгексил)фталат и другие соединения. Некоторые идентифицированные вещества ранее были обнаружены у других видов рода Lactuca L., однако в L. tatarica они (ацетат лупеола, ацетат 3β,13β,14β-13, 27-циклоурсан-3-ола, ацетат олеан-12-ен-3-ила) впервые выявлены в рамках настоящего исследования, что делает его значимым с химической точки зрения. Изучаемое растение широко распространено во флоре низменных и приморских районов Азербайджана. Таким образом, полученные результаты открывают новые горизонты для будущих исследований в различных областях, в том числе и в фармацевтике.
Стресс-индуцируемая потеря электролитов клетками корня высших растений: история вопроса, механизм и физиологическая роль
Утечка (отток) электролитов из тканей является одной из центральных реакций растительного организма на стресс. Она наблюдается практически при любом виде стрессового воздействия как абиотической, так и биотической природы, приводя к потере ключевых электролитов, перестройке метаболизма и в некоторых случаях к гибели клеток и организма. Долгое время считалось, что утечка электролитов связана с нарушением целостности клеток и плазматических мембран и является нерегулируемым процессом. Тем не менее в последние годы получено множество данных, свидетельствующих о том, что в большинстве случаев утечка электролитов ингибируется блокаторами ионных каналов, т. е. связана с переносом ионов через белковые транспортные системы. Имеются экспериментальные доказательства того, что выходящий поток электролитов у растений при засолении, засухе, атаке патогенных организмов, воздействии тяжелых металлов, гипо- и гипертермии, а также окислительном стрессе опосредован несколькими типами ионных каналов, включая K+-селективные каналы, анионные каналы и неселективные катионные каналы как минимум трех семейств. Продемонстрировано, что первичными реакциями, которые индуцируют утечку электролитов, являются деполяризация плазматической мембраны и генерация активных форм кислорода, приводящие к активации редокс-регулируемых K+-каналов наружного выпрямления, таких как SKOR и GORK. Выход K+ стимулирует отток противоионов (анионов) через конститутивные анионные каналы, которые, вероятно, кодируются генами семейства ALMT. Регуляция утечки электролитов на уровне ионных каналов и соответствующая селекция по свойствам ионных каналов могут стать важным звеном направленного управления стрессоустойчивостью высших растений. Это может быть применено на практике при выведении новых линий и сортов растений, а также разработке современных агромелиоративных приемов.
Структура пыльцевого груза имаго жалоносных перепончатокрылых (Aculeata) – посетителей соцветий инвазивных золотарников Solidago canadensis L. s. l. в условиях Беларуси
В составе сообществ антофильных жалоносных перепончатокрылых – посетителей соцветий инвазивных золотарников Solidago canadensis L. s. l. в условиях Беларуси отмечены 44 вида из 20 родов, 11 семейств и 3 надсемейств. К числу многочисленных видов принадлежат шмели Bombus terrestris L. и B. lapidarius L., к числу обычных видов – осы Philanthus triangulum F., Polistes dominula Christ, P. nimpha Christ, пчела Hylaeus communis Nyl. и шмель B. ruderarius Müller. Суммарное относительное обилие имаго этих видов составило 67 %. В структуре пыльцевого груза данных антофилов доля неконспецифической пыльцы варьировалась от 17 до 45 пыльцевых зерен на экземпляр и во всех случаях была меньше доли конспецифической пыльцы. В составе последней доли легко утрачиваемой и относительно легко утрачиваемой пыльцы, значимой для осуществления опыления у имаго всех видов, превышали долю трудно утрачиваемой пыльцы.
Накопление и антигенность укороченного белка капсида цирковируса свиней 2-го типа в клетках Escherichia coli
Исследованы особенности накопления укороченного варианта белка капсида цирковируса свиней 2-го типа (белок SOP) в клетках бактерий штамма-продуцента Escherichia coli BL21-CodonPlus(DE3)-RIPL, содержащих ранее сконструированную плазмиду pET-SOP. Ген белка SOP модифицирован путем удаления участка (108 пар нуклеотидов), затрудняющего экспрессию в клетках прокариот, и оптимизации 93 редких для бактерий кодонов. Доля целевого белка в клетках E. coli при температуре культивирования 37 °С в течение 2 ч после индукции достигает 24 % от общего клеточного белка, что позволяет отнести указанный штамм к эффективным производственным продуцентам целевого белка. В ходе культивирования продуцента при 37 °С сразу после индукции целевой белок находится в клетках в растворимом виде, но через 1 ч после добавления индуктора обнаруживается преимущественно в нерастворимой форме (тельца включения). При понижении температуры культивирования до 18–30 °С формирование телец включения замедляется, однако доля рекомбинантного белка в клетках продуцента уменьшается до 15– 6 % соответственно, что в значительной степени снижает рентабельность технологического процесса. Также установлено, что модифицированный рекомбинантный белок SOP, получаемый из бактериальных клеток штамма-продуцента, сохраняет свою антигенную активность, это подтверждается специфическим иммуноферментным анализом. Полученные данные позволяют считать исследуемый белок перспективным для разработки вакцины против цирковируса свиней.
Динамика кишечной микробиоты пациентов с онкогематологическими заболеваниями после аллогенной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток
Исследована динамика микробиоты кишечника 32 пациентов после аллогенной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток. Показано, что обратный индекс Симпсона, характеризующий таксономическое разнообразие микробиоты, на 14-й и 30-й дни после трансплантации снижается более чем в 3 раза и к 100-му дню возвращается к исходному уровню. Связи между снижением биоразнообразия микробиоты и развитием посттрансплантационных осложнений не выявлено. Отмечен индивидуальный характер изменений качественного и количественного состава микробиоты пациентов после трансплантации. Определен ряд бактериальных таксонов, таких как семейства Streptococcaceae, Actinomycetaceae, Acidaminococcaceae, Akkermansiaceae, Desulfovibrionaceae, Prevotellaceae, роды Streptococcus, Clostridioides, Phascolarctobacterium, Paraprevotella, Bilophila, Akkermansia, Coprococcus, Sutterella, Alistipes, изменение представленности которых связано с развитием посттрансплантационных осложнений. Выдвинуто предположение, что повышенная относительная численность представителей отдела Proteobacteria, семейств Actinomycetaceae и Streptococcaceae, рода Streptococcus до трансплантации может являться потенциальным биомаркером развития реакции «трансплантат против хозяина».
Разработка микросателлитной панели для идентификации биологических образцов лося (Alces alces) в судебно-экспертных исследованиях
Для судебно-экспертного исследования биологических следов с мест незаконной охоты на лося разработана панель из 15 микросателлитных (4 тетрануклеотидных и 11 динуклеотидных) локусов и 1 гендерного локуса (амелогенин), реализованная в виде 2 мультиплексных тест-систем. Совокупная сила дискриминирующего потенциала микросателлитной панели на основе общей базы генотипов лося составляет более 99,999 999 999 999 %. Впервые на территории Европы генетические и криминалистические показатели панели локусов оценены на популяционной выборке лосей в масштабе страны (383 образца), а судебно-экспертная методика ДНК-идентификации биологических образцов лося (Alces alces) внедрена в национальную правовую систему.
Характеристика штаммов Priestia megaterium Сp-1 и Rhodococcus jostii СА-6, устойчивых к солевому стрессу
Показано, что штаммы Priestia megaterium Ср-1 и Rhodococcus jostii СА-6 сохраняют способность к фосфатсолюбилизации, азотфиксации и синтезу индолил-3-уксусной кислоты в условиях осмотического стресса, вызванного хлоридом натрия в диапазоне концентраций 1197–2052 ммоль/л, а также положительно влияют на всхожесть семян и развитие проростков редиса розово-красного. Установлено, что пролин, бетаин и сахароза оказывают положительный эффект на рост штаммов P. megaterium Ср-1 и Rh. jostii СА-6 и их способность адаптироваться к осмотическому стрессу. В ходе масс-спектрометрического анализа выявлено, что внутриклеточное образование пролина и бетаина у исследованных бактерий пропорционально связано с концентрацией хлорида натрия: при увеличении содержания NaCl в среде до 1197 ммоль/л уровень пролина повышается с 0,062 до 1,502 мкг/мл (Rh. jostii СА-6) и с 0,089 до 2,105 мкг/мл (P. megaterium Ср-1), а уровень бетаина – с 0,071 до 0,118 мкг/мл (Rh. jostii СА-6) и с 0,055 до 0,219 мкг/мл (P. megaterium Ср-1).
Нокаут генов Т-клеточного рецептора и HLA класса I в клетках человека с использованием системы CRISPR /Cas9
Система геномного редактирования CRISPR /Cas9, как инструмент для нокаута генов, нашла широкое применение в клеточной биологии для получения клеток определенного фенотипа. В частности, она используется для создания универсальных донорских CAR-T-лимфоцитов путем нокаута генов TRAC, TRBC1 и TRBC2 T-клеточногорецептора и гена B2M, входящего в состав HLA класса I. Для получения большого количества клеток нужного фенотипа необходимо оптимизировать систему геномного редактирования, эффективность которой определяется используемой sgRNA. В настоящей работе экспериментально определены последовательности, позволяющие получить до 60,3 % клеток, негативных по экспрессии белка B2M, и до 71,8 % клеток, негативных по экспрессии Т-клеточного рецептора. Также показано, что одновременное использование двух sgRNA для нокаута гена демонстрирует более низкую эффективность по сравнению с использованием данных sgRNA по отдельности.
Анализ эффективности факторов электротрансформации клеток Bacillus subtilis для инактивации гена aroK путем гомологичной рекомбинации
Оптимизирован метод гиперосмотической электротрансформации для штамма Bacillus subtilis. В состав гиперосмотической среды для электропорации и среды для восстановления были введены сорбит и маннит. Эффективность трансформации штамма B. subtilis 5434 (не трансформируемого химическими методами) возросла в 430 раз, ее максимальное значение составило 8,6 ⋅ 105 КОЕ/мкг интегративной плазмидной ДНК. При сохранении параметров 25 мкФ, 23 кВ/см, 200 Ом метод был оптимизирован следующим образом: а) бактериальную культуру при культивировании выращивали до достижения значений оптической плотности OD600 около 1,2, что существенно повысило выживаемость бактерий и количество жизнеспособных клеток B. subtilis 5434 после электропорации; б) число элюирований промывочным раствором (гиперосмотической средой для электропорации) электрокомпетентных клеток увеличено с 3 до 5 раз, что привело к значительному снижению электропроводимости гиперосмотической электропорационной среды, содержащей компетентные клетки (электрокомпетентной культуры), и эффективному увеличению времени истекания импульса при той же напряженности электрического поля; в) повышено количество интегративной плазмидной ДНК, вносимой в гиперосмотическую электрокомпетентную культуру. Полученные результаты свидетельствуют, что увеличение числа жизнеспособных клеток B. subtilis 5434 и уменьшение количества ионов металлов в смеси растворов для электропорации (интегративная плазмидная ДНК, компетентные клетки B. subtilis 5434, среда для электропорации) были успешным решением для повышения эффективности трансформации штамма B. subtilis 5434.
Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Лигниновые фенолы как основа биопрепаратов
Изучены содержание и состав лигниновых фенолов в растениях и почвах широтных поясов и вертикальных природных зон Северного Кавказа и Северо-Западного Тянь-Шаня. Выявлена особая роль лигниновых фенолов подземных органов растений в процессе гумификации. Показано, что при трансформации органического вещества от живых растительных тканей до гуминовых кислот почв возрастает степень окисленности биополимера. Рассчитана доля лигниновых фрагментов, остающихся неизменными при биотрансформации полимера в ряду растительные ткани – опад – подстилки – почвы – гуминовые кислоты – погребенные гуминовые кислоты. Продемонстрировано также, что биохимический состав растений оказывает решающее влияние на структуру гуминовых кислот почв. С помощью количественного анализа лигниновых фенолов и 13С-ЯМР-спектроскопии доказывается, что лигнин высших растений принимает участие в формировании как алифатических, так и ароматических частей молекул гуминовых кислот. Предложены области применения лигниновых фенолов в практике сельского хозяйства.
Увеличение антимикробной активности бактерий Pseudomonas brassicacearum S-1 в результате инактивации генов lysR3 и mtfA
Проведена направленная безмаркерная инактивация генов lysR3 и mtfA у бактерий Pseudomonas brassicacearum S-1. Показано, что у штаммов P. brassicacearum S-1-lysR3, P. brassicacearum S-1-mtfA и P. brassicacearum S-1- lysR3-mtfA антагонистическая активность в отношении ряда фитопатогенов в 1,2–1,6 раза выше, чем у исходного штамма. Полученные мутантные варианты в модельном эксперименте не оказывали фитотоксического действия на рост и развитие растений томата, огурца и петрушки. При обработке семян томата и огурца раствором культуральной жидкости штамма P. brassicacearum S-1-lysR3-mtfA длина корней проростков увеличивалась в 1,4 раза в сравнении с длиной корней при воздействии исходного штамма. Также было показано, что исследованные штаммы способны выживать в почвенном микробном консорциуме.
Исследование адаптогенных и гепатопротекторных свойств падуба парагвайского (Ilex paraguariensis) на экспериментальных моделях in vivo
Изучено влияние препарата падуба парагвайского (Ilex paraguariensis) на показатели энергетического и углеводного обмена в условиях повышенной физической нагрузки, а также проанализирована возможность стабилизации им величин биохимических маркеров поражения печени и перекисного окисления липидов у крыс в экспериментальной модели хронической алкогольной интоксикации. Установлено, что отвар падуба парагвайского оказывает антиоксидантное и гепатопротекторное влияние на крыс с экспериментальным алкогольным поражением печени, сопоставимое с действием классического растительного гепатопротектора – расторопши пятнистой (Silybum marianum), обладает стимулирующим и адаптогенным эффектами в условиях физической нагрузки, лишь немного уступающими таковым энергетического напитка «Wild Jaguar». Указанные свойства падуба парагвайского могут быть обусловлены наличием в составе данного растения флавоноидов, аскорбиновой и хлорогеновой кислот, проявляющих антиоксидантный эффект, а также кофеина, способного стимулировать работу центральной нервной и сердечно-сосудистой систем.
Микросателлитные маркеры в исследовании полиморфизма пород свиньи домашней (Sus scrofa domesticus)
С использованием 13 тетра- и 7 динуклеотидных микросателлитов исследован полиморфизм 6 пород свиней, разводимых на территории Беларуси – белорусской мясной (БМ), белорусской крупной белой (БКБ), белорусской черно-пестрой (БЧП), ландрас (ЛР), йоркшир (ЙР) и дюрок (ДР). Высокий уровень генетического разнообразия показан для всех пород, за исключением породы ДР. Все 6 пород характеризуются низким уровнем инбридинга. В генофондах всех исследованных пород выявлены аллели, свойственные только данным породам, что подтверждает важность сохранения локальных пород для поддержания полиморфизма свиньи домашней в целом. Оценка генетических расстояний выявляется значительный вклад коммерческих европейских пород ландрас и йоркшир, тем не менее, эволюционные пути всех трех отечественных пород различаются.