Том 11, №1

Триптофановый оперон бактерий содержит гены, кодирующие ферменты биосинтеза триптофана из хоризмовой кислоты. Этот оперон является классическим примером функционирования процесса аттенюации транскрипции путём синтеза лидерного пептида TrpL. Тем не менее, в базе данных GenBank, включающей более 140000 бактериальных геномов, обнаружено всего 215 генов trpL, из которых 151 описан для штаммов родов Escherichia и Salmonella. В данной работе проведено сравнение триптофановых оперонов представителей 7 семейств Enterobacteriales. Установлена консервативность структурной организации Trp-оперона энтеробактерий. Выявленные различия касались лишь присутствия в опероне отдельного гена trpG, либо включение кодируемого им белка как домена в состав бифункционального фермента TrpD. Анализ нуклеотидных последовательностей, предшествующих первому структурному гену оперона, позволил для всех исследованных штаммов (из них для 17 впервые) обнаружить гены лидерного пептида TrpL длиной от 14 до 36 аминокислотных остатков, содержащих от 1 (Pantoea agglomerans) до 5 (Vibrio cholerae) остатков триптофана. Пептиды TrpL большинства штаммов содержат 2 остатка триптофана в соседних положениях. Для отдельных родов и семейств энтеробактерий выявлены как консервативность структуры TrpL (внутри большинства родов и внутри семейства Enterobacteriacea), так и высокая вариабельность (внутри родов Vibrio и Pantoea, внутри семейств Erwiniaceae и Morganellaceae). По результатам проведённой работы сделан вывод о некорректной работе программ аннотации полногеномных данных платформ RAST и NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline в отношении определения лидерных пептидов триптофановых оперонов бактерий и о необходимости внесения информации о лидерных пептидах и их генах в соответствующие базы данных.

При загрязнении почвы нефтью наиболее целесообразным решением проблемы ее очистки является применение биологических технологий. Известно, что различные виды растений способны поглощать из почвы загрязнители (поллютанты), концентрировать или разрушать их при помощи выделяемых корневых ферментов, особенно в симбиозе с микроорганизмами. В данной работе была проведена оценка устойчивости растений овса, ячменя, суданской травы, гороха посевного, костра безостого, овсяницы луговой, клевера лугового и ежи сборной к присутствию в почве углеводородов нефти в различных концентрациях. В лабораторных условиях выявлены особенности их реагирования на стрессовые условия. У большинства растений изученных видов обнаружено подавление прорастания и роста, снижение эвапотранспирации и изменение параметров фотосинтеза (максимальный (Fv/Fm) и эффективный (Y (II)) квантовый выход фотосистемы II и нефотохимическое тушение (NPQ)). Для каждого вида растений были выявлены особенности проявления негативного воздействия присутствия нефти в почве. Так, растения костра безостого проявляли относительно высокую способность к накоплению биомассы, но плохо прорастали, растения ячменя проявляли относительно высокую скорость роста, но затем на их листьях довольно быстро появлялись некротические пятна. Наиболее устойчивыми по всем изученным показателям проявили себя растения овса, но, тем не менее, в конце эксперимента у них наблюдали подсыхание кончиков листьев. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при загрязнении почвы нефтью подавление роста растений может быть связано, прежде всего, с нарушением водного обмена, который приводит к подавлению роста клеток побега и уменьшению площади фотоассимилирующих органов (листьев). Сравнение реакции ряда видов растений на нефтезагрязнение показало, что у каждого из них проявлялись признаки преимущественного нарушения того или иного процесса, которые могли снижать эффективность участия растений в фиторемедиации.

Значительную актуальность представляет возможность получения натурального каучука из растительного материала, выращенного на территории стран с умеренным климатом. Промышленное выращивание каучуконосных растений в условиях России может быть вполне рентабельным при условии использования растительного материала для получения из него, наряду с каучуком, и других ценных метаболитов. Целью нашей работы был скрининг растений флоры Республики Башкортостан - потенциальных каучуконосов на содержание антимикробных метаболитов. По литературным данным и по результатам наших собственных полевых наблюдений для такого скрининга были отобраны 24 вида растений из семейств Euphorbiaceae и Asteraceae. В результате проведенных исследований было выявлено 10 видов потенциально перспективных каучуконосов, с содержанием каучука в среднем 5% и более, произрастающих на территории Республики Башкортостан: цикорий обыкновенный (Cichorium intybus), ястребинка зонтичная (Hieracium umbellatum), горлюха ястребинковидная (Picris hieracioides), ястребиночка румянковидная (Pilosella echioides), крестовник эруколистный (Senecio erucifolius), козелец прямой (Scorzonera stricta), осот болотный (Sonchus palustris), одуванчик ближайший (Taraxacum proximum), козлобородники большой (Tragopogon major) и подольский (T. podolicus). Наличие антимикробной активности нам удалось показать лишь для гексановых экстрактов скерды сибирской (Crepis sibirica), девясила высокого (Inula helenium) и крестовника Швецова (Senecio schwetzovii), которые не вошли в наш список потенциально перспективных каучуконосов. Обсуждается перспективность доместикации девясила высокого в корнях которого мы обнаружили в среднем 4,3% каучукоподобных веществ к сухой массе, а гексановые экстракты корней этого растения обладали антибактериальной активностью по отношению к Staphylococcus aureus.

Праймеры являются очень важным компонентом ПЦР, поскольку специфичность амплификации зависит в первую очередь от них. Хотя на эффективность ПЦР влияет много факторов, но и праймеры вносят немалый вклад в этот процесс. В данном обзоре уделено значительное внимание принципам подбора праймеров и требованиям, предъявляемым при их дизайне, проводимым с использованием соответствующих компьютерных программ. Рассмотрены вопросы элиминации праймерных димеров, а также термодинамики дуплексных структур ДНК и их температур плавления, во многом зависящим не только от GC-состава, но и от стэкинг-взаимодействий соседних нуклеотидов. Показана применимость NN модели термодинамики ДНК для определения температур плавления и отжига праймеров. Приведены различные формулы подсчета этих температур. Отдельно рассмотрены так называемые вырожденные праймеры, праймеры с экстрапоследовательностями на 5'-конце, модифицированные и дискриминирующие праймеры. Не остались без внимания вопросы химического и ферментативного синтеза олигонуклеотидов, включившие также исторические аспекты.

Полимеразная цепная реакция является незаменимым методом современной биологической науки и медицины. Метод заключается в ферментативной наработке фрагментов нуклеиновых кислот путем многократного увеличения количества исходной ДНК или РНК мишени. Необходимость анализа с помощью ПЦР сложных биологических материалов обусловливает разработку подходов, повышающих чувствительность и специфичность реакции. Одним из таких приемов является добавление в ПЦР-реакционные смеси специальных веществ - ингибиторов или энхансеров ПЦР, модулирующих протекание реакции. В данной работе исследовано протекание ПЦР в присутствии Na-солей производных гексагидропиримидина и бис(1,2,3,4-тетрагидропиридина) и соли тетрагидропиримидиния - структурных аналогов эктоинов, известных как энхансеры ПЦР. Оказалось, что протестированные производные гексагидропиримидина практически не влияют на протекание ПЦР, а производные бис(1,2,3,4-тетрагидропиридина) в основном полностью ингибируют ПЦР в концентрации 10 мМ. Ближайший аналог эктоина, соль тетрагидропиримидиния, оказывает умеренный ингибирующий эффект.

При загрязнении почвы нефтью наиболее целесообразным решением проблемы ее очистки является применение биологических технологий. Известно, что различные виды растений способны поглощать из почвы загрязнители (поллютанты), концентрировать или разрушать их при помощи выделяемых корневых ферментов, особенно в симбиозе с микроорганизмами. В данной работе была проведена оценка устойчивости растений овса, ячменя, суданской травы, гороха посевного, костра безостого, овсяницы луговой, клевера лугового и ежи сборной к присутствию в почве углеводородов нефти в различных концентрациях. В лабораторных условиях выявлены особенности их реагирования на стрессовые условия. У большинства растений изученных видов обнаружено подавление прорастания и роста, снижение эвапотранспирации и изменение параметров фотосинтеза (максимальный (Fv/Fm) и эффективный (Y (II)) квантовый выход фотосистемы II и нефотохимическое тушение (NPQ)). Для каждого вида растений были выявлены особенности проявления негативного воздействия присутствия нефти в почве. Так, растения костра безостого проявляли относительно высокую способность к накоплению биомассы, но плохо прорастали, растения ячменя проявляли относительно высокую скорость роста, но затем на их листьях довольно быстро появлялись некротические пятна. Наиболее устойчивыми по всем изученным показателям проявили себя растения овса, но, тем не менее, в конце эксперимента у них наблюдали подсыхание кончиков листьев. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при загрязнении почвы нефтью подавление роста растений может быть связано, прежде всего, с нарушением водного обмена, который приводит к подавлению роста клеток побега и уменьшению площади фотоассимилирующих органов (листьев). Сравнение реакции ряда видов растений на нефтезагрязнение показало, что у каждого из них проявлялись признаки преимущественного нарушения того или иного процесса, которые могли снижать эффективность участия растений в фиторемедиации.

В статье представлены результаты исследования влияния Bacillus subtilis 12-2 на комплекс микроскопических грибов ризосферы Beta vulgaris L. Обработка растений и почвы бактериальной культурой способствовала снижению численности микромицетов в 2,4-3,2 раза по сравнению с контрольными образцами почвы, отмечалось снижение индекса разнообразия микромицетов ризосферы на 0,5-1 единицы в зависимости от времени отбора проб, что свидетельствует об изменении структуры микологического сообщества ризосферы сахарной свеклы под влиянием исследуемого штамма. Внесение в почву B. subtilis 12-2 привело к выпадению из сообщества таких фитопатогенных видов, как Fusarium solani, F. oxysporum, Аlternaria alternate. Исследование по совместному культивированию фитопатогенов и B. subtilis 12-2 показало, что в присутствии штамма рост чистой культуры А. alternate тормозился в 2 раза.