Том 16, №1

В мире все более острой становится проблема загрязнения окружающей среды трудноразлагаемыми токсичными соединениями, образующимися в результате работы промышленных предприятий, сельскохозяйственного производства и других видов деятельности человека. Различные физические и химические методы рекультивации и ремедиации имеют серьезные ограничения, такие как высокая стоимость, трудоемкость, а также нарушение эколого-трофической структуры и сукцессионные изменения экосистем. Каталитическое разложение загрязняющих веществ с помощью ферментов может составить конкуренцию классическим методам очистки окружающей среды от экополлютантов. Пероксидазы – широко распространенные ферменты, относящиеся к классу оксидоредуктаз, которые могут разрушать углеродный каркас сложных органических соединений. В этом обзоре представлены последние исследования в области применения бактериальных пероксидаз в качестве экологически чистых катализаторов для биоремедиации загрязненных экосистем.

Возникновение и функционирование Академии наук в России в течение прошедших трех столетий можно подразделить на ряд периодов. Петровский период следует считать подготовительным, и подписание Петром I именного Указа и его оглашение через Сенат 8 февраля (нового стиля) 1724 года заложило основы развития Академии. Период Екатерины I пришелся на непосредственно организацию работы Академии наук и первые годы ее существования, в связи с чем официальных дат, которые могут, так или иначе, считаться памятными, праздничными, юбилейными в истории Академии немало. Последующие неполные пару столетий, включившие в себя Ломоносовский период Академии наук, можно назвать обобщенно «царским периодом», во время которого разные монархи в той или иной степени проявляли интерес к Академии. 1917 год в жизни Академии заслуживает того, чтобы считаться, несмотря на то, что был очень коротким, отдельным периодом, после которого начался советский период, когда поначалу шла борьба за выживание Академии, но и позже имели место затронутые в этой статье непростые времена для ученых, включая «великий перелом» в науке и многолетние гонения генетики, а также несостоявшийся в 1949 году разгром квантовой физики. С распадом СССР наступил современный период функционирования и развития Российской академии наук. Ее «повторная» организация в 1991 году описана отдельно. В статье также упоминаются менявшиеся на протяжении столетий различные наименования созданной Петром I Академии наук и художеств, хотя в подготовленном тогда Проекте-положении, называемом также генеральным проектом или генеральным регламентом, ее название звучит иначе. Уделено внимание и всем остальным правоустанавливающим документам Академии наук (Регламентам, Уставам), коих за три столетия было принято немало, главным образом в советский и постсоветский периоды. Упомянуты прочие Академии наук в нашей стране, функционирующие некоторое время параллельно, но затем влившиеся в «большую» Академию. За прошедшие триста лет в Академии наук Президентами были 23 человека и еще 11 человек, включая единственную среди них женщину, в разных статусах Академией руководили. Показано существование двух «президентских династий», на долю одной из которых приходится около трети времени всего правления Академией наук. Отдельное внимание уделено И.Д.Шумахеру - первому библиотекарю и первому музейному работнику на Руси, оказавшемуся также первым секретарем Академии, служившему на этом посту долгие годы и внесшему за это время большой вклад в ее становление, в том числе еще до 1724 года, когда он выполнял важные поручения Петра Великого, как находясь в России, так и в зарубежных поездках. При этом Шумахер имеет самое непосредственно отношение к двум «старшим сестрам» самой Академии 1724 года рождения – библиотеке (1714 г.р., ныне это Библиотека Академии наук) и Кунсткамере (1718 г.р.), а также к ее «младшей сестре» - типографии (1727 г.р.), ставшей впоследствии издательством «Наука». Прожив почти всю свою сознательную жизнь в России, Шумахер стал патриотом нашей страны, хотя и отличался некоторым деспотизмом. Не обойдены вниманием отмечавшиеся с разным размахом праздничные даты, как прошлых лет, так и нынешний трехсотлетний юбилей, а также Дни Советской и Российской науки. Первый оказался забыт, а второй, согласно Президентского Указа лета 1999 года, отмечается сейчас (с 2000 года) ежегодно 8 февраля. Пришлось коснуться в статье важных вопросов планирования научных исследований и наукометрических показателей, применявшихся при оценке деятельности ученых, как в прошлом, так и в наши дни. Обращено внимание, что при сотрудничестве с зарубежными коллегами при проведении совместных исследований нужно стремиться, чтобы оно велось, по крайней мере, на паритетных началах. Предпосылки тому есть, но нужно, чтобы их стало больше. Для этого финансирование отечественной науки должно быть существенно увеличено. Высказана точка зрения, что без науки нет будущего (хотя это прекрасно понимают, если не все, то многие), и что наша страна просто обязана обеспечивать себе технологическую независимость, в том числе в научной сфере. С учетом того, что наукоемкость современных армии и флота резко возросла, то к известной фразе об этих двух союзниках России, к ним сейчас нужно добавить еще и науку.

Выполнен анализ генетической структуры выборок пчёл из шести северных районов Республики Башкортостан: Балтачевского, Бирского, Благовещенского, Бураевского, Татышлинского и Янаульского. С помощью анализа межгенного локуса COI-COII  установлена принадлежность к эволюционной ветви М (A. m. mellifera) или С (A. m. carnica, A. m. caucasica, A. m. ligustica). Затем, в пчелиных семьях A. m. mellifera на основе полиморфизма девяти микросателлитных локусов ядерной ДНК был определён уровень интрогрессии генофонда эволюционной ветви С. В результате наименьший уровень гибридизации выявлен в выборках из Янаульского, Татышлинского, Бураевского и Балтачевского районов. Наибольший уровень гибридизации установлен в семьях из Бирского и Благовещенского районов. Кроме того в этих двух районах выявлено большое количество семей из эволюционной ветви С.

В последнее время для защиты сельскохозяйственных культур в некоторых странах используются несколько механизмов профилактики заболеваний на основе РНК-интерференции с использованием малых РНК. Растения выделяют малые РНК, которые прямо или косвенно ингибируют вирулентность возбудителей заболеваний, которая определяется эффекторами. В данной работе было изучено влияние трех пшеничных микроРНК (miR159, miR166 и miR408), синтезированных in vitro на рост и споруляцию патогенного гриба Stagonospora nodorum, а также на экспрессию генов некротрофных эффекторов (НЭ) S. nodorum SnToxA и SnTox3 и грибных транскрипционных факторов (ТФ) Pf2, StuA, Con7, регулирующих транскрипцию генов НЭ. Было показано, что внесение микроРНК в различных концентрациях в среду культивирования грибов влияло на рост колоний и споруляцию патогена. Наибольшее влияние на эти показатели оказала miR166. С помощью геноспецифичных праймеров был проведен ПЦР-анализ, который показал, что влияние микроРНК на экспрессию генов, кодирующих НЭ и ТФ патогенного гриба S. nodorum зависело от вида и концентрации микроРНК в среде. Так, оцРНК408 в концентрации 0.5 нг/мкл снижала экспрессию всех изученных генов НЭ и ТФ на 7 сутки культивирования. Дальнейшие всесторонние исследования механизмов межвидовой регуляции с помощью миРНК могут помочь в разработке новых пестицидов в современном сельском хозяйстве.

Обыкновенная злаковая тля Schizaphis graminum наносит значительный ущерб посевам пшеницы, поэтому повышение устойчивости растений к тлям является одной из первостепенных задач. Показано, что заселение тлями запускает в растениях как жасмонат/этилен-, так и салицилат-зависимые защитные ответы. Этилен вырабатывается при нападении насекомых, и предполагается, что он играет важную роль в индуцированной резистентности к вредителям, но до конца механизм действия этилена не раскрыт. В данной работе была выявлена роль этилена в индукции гормональных сигнальных путей у растений пшеницы при развитии устойчивости к обыкновенной злаковой тле S. graminum с помощью обработки растений ингибитором рецепции этилена 1-МЦП (1-метилциклопропеном) или предшественником этилена (этефоном – ЭТ). Анализ транскрипционной активности генов гормональных сигнальных путей этилена, салициловой кислоты (СК), жасмоновой кислоты (ЖК), цитокининов (ЦК) и абсцизовой кислоты (АБК) показал, что обработка растений ЭТ активировала гены СК-, ЖК-, АБК- и этилен-сигнальных путей (TaEIN3, TaERF1, TaWRKY53b, TaPR3, TaPR1, TaWRKY13, TaPR6, TaABI5, TaABAI и TaNCED). Исследование эндогенного уровня фитогормонов методом иммуноферментного анализа показало, что обработка растений ЭТ индуцировала накопление АБК и индолилуксусной кислоты (ИУК), но не содержание ЦК после заселения растений тлями. Таким образом, было доказано положительное влияние этилена на устойчивость растений пшеницы к обыкновенной злаковой тле посредством синергического эффекта этилена с СК и ЖК и позитивного или негативного регулирования активности компонентов этих сигнальных путей фитогормонами ЦК, АБК и ИУК.

Классическая ПЦР с двумя праймерами обеспечивает обычно наработку одного целевого ампликона. Однако несмотря на кажущуюся простоту этой реакции, при ее протекании неизбежно синтезируются дополнительные продукты разной длины и строения даже при использовании идеальных праймеров. Этим второстепенным продуктам не уделяют должного внимания, но в отдельных случаях они могут заметно влиять на эффективность ПЦР, а также способствовать более раннему выходу реакции на плато, обусловленному несколькими причинами. В качестве основной  выступает снижение эффективности отжига праймеров на цепях целевого ампликона за счет увеличения количества последнего в ходе ПЦР и, соответственно, повышения вероятности реассоциации его цепей. Для описания протекающих в ходе ПЦР процессов предложено оперировать условной реакционной ячейкой объемом 1 зептолитр (1000 нм3), вмещающей четвертичные комплексы «ДНК/праймер/ДНК-полимераза/дНТФ». Рассчитано количество необходимых для протекания ПЦР молекул ингредиентов, приходящееся на подобную реакционную ячейку.

Культура тканей in vitro активно используется в современной селекции растений для генетической трансформации, эффективного отбора, быстрого получения и размножения генетически однородных линий. Для многих культур низкий выход растений-регенерантов является лимитирующим для использования каллусов в селекционном процессе. Некоторые бактериальные липополисахариды способны увеличивать морфогенетическую активность каллусов растений, повышая эффективность технологии in vitro. В данной работе было исследовано влияние липополисахаридов (ЛПС) ризобактерий Ensifer adhaerens T1Ks14, Ochrobactrum quorumnocens T1Kr02 и Pseudomonas chlororaphis K3 на процессы каллусогенеза, формирования морфогенных каллусов и растений-регенерантов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) низкоморфогенной линии с геном короткостебельности Rht-B1a, полученной на основе сорта Саратовская 29. Установлено, что препараты ЛПС в концентрации 10 мкг/мл по-разному действовали на культуру тканей пшеницы. Выход каллусов из эксплантов, полученных из незрелых зародышей, достоверно увеличивался на 2,5% при действии ЛПС штамма O. quorumnocens T1Kr02 и уменьшался на 4% в варианте с ЛПС P. chlororaphis K3. Выход морфогенных каллусов увеличивался при действии ЛПС E. adhaerens T1Ks14 (+ 57%) и P. chlororaphis K3 (+41%). ЛПС штамма O. quorumnocens T1Kr02 оказывал негативный эффект на выход растений-регенерантов, в то время как два других препарата ЛПС по этому показателю не отличались от контроля. В результате, эффективность применения препарата ЛПС от эксплантов до регенерантов была достоверно выше только в варианте штамма E. adhaerens T1Ks14 (+64%). Полученные данные свидетельствуют о существенных отличиях в реакции культур тканей растений в отношении ЛПС различных ризосферных бактерий.

Журнал Biomics издается Институтом биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук уже 14 лет и данный номер можно считать юбилейным – пятидесятым. За это время в регулярных выпусках журнала опубликовано на русском и английском языках около 400 статей, авторами которых стали почти 500 ученых из разных мест нашей страны, а также ближнего и дальнего зарубежья. С 2018 г. статьям присваивается doi (digital object identifier) с префиксом 10.31301. В национальной библиографической базе данных «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ) журнал «Биомика» по результатам за 2022 г. находится на 1815 месте среди 3950 журналов, характеризуясь в целом неплохими показателями, среди которых 2-х летний импакт-фактор из ядра РИНЦ без самоцитирования, косвенно свидетельствующий о довольно высоком уровне статей, печатаемых в Биомике, поскольку они цитируются в ведущих отечественных журналах. Можно считать, что журнал «Биомика» занял свою нишу и в нем публикуются обзорные и экспериментальные статьи по широкому кругу вопросов современной биологии, отдавая предпочтение физико-химической биологии.