Том 13, № 2

Статья посвящена памяти доктора биологических наук, профессора Башкирского государственного университета (БашГУ) Ибрагимова Рината Исмагиловича (1956–2018). В течение 12 лет Ибрагимов Р.И. был деканом биологического факультета, долгое время возглавлял кафедру биохимии и биотехнологии. Талантливый  ученый, педагог и руководитель – Ринат Исмагилович  являлся организатором крупных научных мероприятий на биологическом факультете БашГУ. Научные исследования Ибрагимова Р.И. были посвящены изучению молекулярных механизмов взаимодействия растений с фитофагами и патогенами. Им были получены приоритетные сведения о биохимических особенностях насекомых-вредителей в агроэкосистемах Республики Башкортостан, были исследованы сортовые особенности культурных растений ввиду их устойчивости к вредителям. Разработаны лабораторные методики определения активности ферментов, методы цифровой обработки данных в экспериментах по количественному определению активности гидролаз и их ингибиторов. Ученики профессора Р.И. Ибрагимова продолжают развитие его научных идей. В сентябре 2021 года в Башкирском государственном университете в Уфе запланировано проведение III Всероссийской конференции «Современные проблемы биохимии, генетики и биотехнологии», посвященной памяти профессора Р.И. Ибрагимова.

За два десятилетия, прошедших после появления петлевой амплификации (Loop AMPlification, LAMP), проводящейся в изотермических условиях для обнаружения специфичных фрагментов нуклеиновых кислот, она претерпела довольно много усовершенствований. В настоящем обзоре приведены данные, отражающие методические основы около сотни вариаций метода LAMP, сгруппированных по способам детекции как целевых ДНК-продуктов − лампликонов, так и побочных, представленных пирофосфатом и протонами, с учетом специфичности процессов; по предназначению тех или иных вариантов LAMP; по способам ее проведения, включая микрофлуидику. Определенное внимание уделено количественной LAMP-амплификации и ее перспективному варианту − цифровой LAMP. Представлены перспективы развития метода.

МикроРНК (microRNAs, miRNAs) – это малые некодирующие молекулы РНК, выступающие в качестве пост-транскрипционных регуляторов экспрессии генов за счёт довольно строгой комплементарности к их мРНК и имеющие длину 20-24 нуклеотида. микроРНК растений контролируют широкий спектр физиологических процессов, в том числе питание, рост, защитные реакции и взаимодействие с другими организмами посредством модуляции экспрессии транскрипционных факторов, стресс-индуцируемых белков, ферментов биосинтеза гормонов и других генов. Бобовые растения способны к образованию мутуалистических симбиозов с азотфиксирующими клубеньковыми бактериями и грибами арбускулярной микоризы. Как ранние, так и поздние этапы этих симбиозов контролируются сложными генетическими механизмами, и одним из таких механизмов является регуляция экспрессии генов посредством микроРНК. Для изучения микроРНК используют различные методы, однако за последние десять лет наиболее популярным инструментом в этой области стали технологии секвенирования следующего поколения. С их помощью возможно идентифицировать консервативные и новые микроРНК в геномах различных организмов (как модельных, так и немодельных), а также исследовать функционирование микроРНК в различных экспериментальных условиях с дополнительным применением данных транскриптомного и деградомного секвенирования. В статье описаны основные этапы работы с данными секвенирования микроРНК: контроль качества прочтений (с перечнем программ, применяющихся на данном этапе), выявление консервативных и новых микроРНК с помощью программы miRDeep2, поиск мишеней выявленных микроРНК с помощью PAREsnip2, функциональная аннотация мишеней и применение статистических тестов для анализа функционального обогащения, что облегчает интерпретацию полученных данных и позволяет сделать предположения о биологических последствиях активности выявленных микроРНК у исследуемого объекта. Эти сведения могут быть полезны исследователям, которые впервые работают с микроРНК in silico или хотят сэкономить время и ресурсы на поиск и анализ информации об инструментах, необходимых для работы с данными секвенирования микроРНК.

Предпосевная инокуляция семян ростстимулирующими микроорганизмами является эффективным методом повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и кормовых трав, в частности. В настоящей работе проведена проверка девяти штаммов бактерий на способность к продукции фитогормона индолил-3-уксусной кислоты (ИУК) и стимуляции всхожести семян и удлинения побегов и корней проростков могара, суданской травы, костра безостого, люцерны посевной и овсяницы луговой. Самая высокая концентрация ИУК в культуральной жидкости обнаружена у штаммов Enterobacter ludwigii BLK и Pseudomonas sp. UOM 10 (2001 и 1617 нг/мл соответственно), а самая низкая ‒ у Pseudomonas sp. 5GCH и P. koreensis ИБ-4 (144 и 141 нг/мл соответственно), однако на данном этапе исследований прямая зависимость между уровнем синтеза фитогормона и способностью бактерий положительно влиять на рост растений не обнаружена. Для растений была характерна видовая специфичность реакции на бактериальную обработку, за исключением штамма Pseudomonas sp. 5GCH, который в ряде случаев положительно влиял на прорастание семян, однако не усиливал рост корней и побегов у изучаемых трав. Синхронная стимуляция всхожести семян и увеличения длины побегов и корней наблюдалось на растениях могара при инокуляции штаммами E. ludwigii BLK и P. plecoglossicida CH5-2 и на костре безостом (P. chlororaphis 4CH, B. vietnamiensis 8CH, E. ludwigii BLK, P. laurentiana АНТ 17 и P. plecoglossicida CH5-2). Ни один из штаммов одновременно не увеличивал длину побегов и корней у суданской травы и овсяницы луговой, но большинство микроорганизмов усиливали у них прорастание семян. Бактеризация не повышала всхожесть у люцерны посевной и только штаммы Pseudomonas sp. UOM 10 и P. koreensis ИБ-4 способствовали росту ее побегов и корней.

Бактериальный агглютинин RapA1 участвует в прикреплении ризобий к корням растений-макросимбионтов. Получение трансгенных сельскохозяйственных культур, вырабатывающих данный белок непосредственно на поверхности корней, актуально для изучения симбиоза этих растений с ризобиями. Томаты (Lycopersicon lycopersicum L.) сорта Грунтовый Грибовский 1180 были трансформированы геном rapA1 с помощью штамма Agrobacterium tumefaciens AGL0, несущего вектор pCambia1301LPSLRapA1. Эффективность разработанного метода трансформации составила около 5%.

Исследования циклических олигосахаридов из шести, семи и восьми остатков глюкозы, обозначаемых как альфа-, бета- и гамма-циклодекстрины соответственно, и всего что с ними связано насчитывают уже 130 лет. В данном обзоре кратко рассмотрена история изучения этих молекул. Интерес к циклодекстринам вызван их способностью образовывать комплексы включения с целым рядом органических и неорганических соединений, кардинально меняя некоторые их свойства, что находит широкое применение в фармацевтической, косметической и пищевой промышленности, причем бета-циклодекстрин даже зарегистрирован в качестве пищевой добавки E459. Получают циклодекстрины из крахмала под действием ферментов циклодекстринглюканотрансфераз (ЦГТаз), характерной особенностью которых является не строгая специфичность их действия по отношению к типам продуцируемых олигосахаридов. Основными продуцентами этих ферментов является группа бактерий порядка Bacillales, объединяющего несколько семейств (Paenibacillaceae, Bacillaceae, Thermoactynomicetaceae и др.), однако в последние годы ЦГТазы найдены у широкого круга бактерий и архей. Генетическая инженерия ЦГТаз началась в середине 1980-х гг., после того как впервые был клонирован и секвенирован ген ЦГТазы из Paenibacillus macerans (бывший вид Bacillus macerans) и за это время достигнут довольно заметный прогресс в понимании организации и функционирования этих ферментов в том числе с использованием рентгеноструктурного анализа. С помощью сайт-направленного мутагенеза, склонной к ошибкам ПЦР, а также путем создания химерных форм этих ферментов в последние десятилетия достигнуты определенные успехи в изменении (улучшении) специфичности их действия. Для повышения синтеза и секреции генно-инженерных ЦГТаз используются подходящие лидерные пептиды, а также предложены различные гетерологичные продуценты, включая бактерии Escherichia coli, B.subtilis, Lactococcus lactis метилотрофные дрожжи Koagataella phaffii.

При написании данного ботанико-исторического обзора были тщательно рассмотрены труды многих авторов XVII-XXI веков, написанные на латыни, староиспанском, старофранцузском, испанском, французском, немецком, голландском, английском и русском языках. Показано накопление знаний о произрастающих в Новом Свете деревьях-каучуконосах, включая их видовое определение и ботаническое описание. При этом основное внимание уделено кастилле эластичной Castilla elastica Cerv. из семейства тутовых Moraceae, которая служила источником сырья для изготовления некоего аналога современной вулканизированной резины еще древним народам Мезоамерики и являвшейся затем долгие годы фактически каучуконосом №1, отдавшей «пальму первенства» гевее бразильской Hevea braziliensis (Willd. ex A.Juss.) Muell.-Arg. только после начала плантационного возделывания последней в конце XIX века. Однако интерес к кастилле до конца не пропал, и в наступившем тысячелетии стали осуществляться попытки возобновления плантаций кастиллы и уже проводится секвенирование отдельных фрагментов ядерного и хлоропластного геномов видов рода Castilla. Рассмотрена история возникновения второго ошибочного названия данного рода как Castilloa и долгий процесс возвращения исконного названия Castilla.