Том 88, № 6 (2023)

Изучение аминогликозидацетилтрансфераз у актинобактерий рода Streptomyces является составной частью исследования почвенных бактерий как основного резервуара и возможного источника генов лекарственной устойчивости. Ранее нами в штамме Streptomyces rimosus subsp. rimosus ATCC 10970 (продуценте окситетрациклина), устойчивом к большинству природных аминогликозидных антибиотиков (АГ), были идентифицированы и биохимически охарактеризованы 3 аминогликозидфосфотрансферазы, которые обусловливают устойчивость к канамицину, неомицину, паромомицину, стрептомицину и гигромицину В. В представленной работе было показано, что устойчивость к остальным АГ у данного штамма связана с наличием фермента аминогликозидацетилтрансферазы, относящейся к подсемейству AAC(2′). Индуцирование экспрессии гена, обозначенного нами как aac(2′)-If, в клетках Escherichia coli определяет устойчивость к широкому спектру природных АГ (неомицину, гентамицину, тобрамицину, сизомицину и паромомицину) и к повышению минимальных ингибирующих концентраций данных антибиотиков.

Воздействие гипоксии вызывает изменения транскрипции генов, способствующих адаптации клеток к недостатку кислорода. Основным механизмом, регулирующим клеточный ответ на гипоксию, является активация группы транскрипционных индуцируемых гипоксией факторов семейства HIF, включающих несколько изоформ и контролирующих экспрессию более тысячи генов. Активность HIF регулируется на разных уровнях, в том числе с помощью молекул малых некодирующих РНК, называемых микроРНК (мкРНК). При этом мкРНК осуществляют регуляцию клеточного ответа на гипоксию путем влияния на активацию HIF, его деградацию и на трансляцию зависимых от него белков. В то же время HIF также оказывает влияние на биогенез мкРНК. Данные по взаимосвязи той или иной изоформы HIF с мкРНК противоречивы, поскольку исследования выполняются с использованием разных клеточных линий, разных видов экспериментальных животных и клинического материала, а также при разной концентрации кислорода и разной длительности гипоксического воздействия. Кроме того, на экспрессию HIF может влиять исходная устойчивость организмов к недостатку кислорода, что не учитывается при проведении исследований. В настоящем обзоре проанализированы данные о влиянии гипоксии на биогенез и функционирование мкРНК, а также действие самих мкРНК на мРНК генов, участвующих в адаптации к недостатку кислорода. Понимание механизмов взаимосвязи HIF, гипоксии и мкРНК необходимо для разработки новых подходов к персонализированной терапии заболеваний, сопровождающихся недостатком кислорода.

Сенсоры синего света, криптохромы, составляют широко распространённый класс флавопротеиновых фоторецепторов, которые у растений регулируют сигнальные процессы, лежащие в основе их развития, роста и метаболизма. У некоторых водорослей криптохромы могут действовать не только как сенсорные фоторецепторы, но также как фотолиазы, катализирующие репарацию УФ-индуцированных повреждений ДНК. Криптохромы связывают в качестве хромофора FAD в гомологичном фотолиазе домене (photolyase homologous region, PHR) и содержат C-концевое удлинение (cryptochrome C-terminal extension, CCE), отсутствующее у фотолиаз. Фотосенсорный процесс в криптохроме инициируется фотохимическими превращениями хромофора, включающими образование редокс-форм FAD. В состоянии с восстановленным до нейтрального радикала хромофором (FADH^•) фоторецепторный белок подвергается фосфорилированию, конформационному изменению и разобщению PHR-домена и CCE с последующим формированием олигомеров криптохромных молекул. Фотоолигомеризация - структурная основа функциональной активности криптохромов, определяющая формирование их комплексов с разнообразными сигнальными белками, включая транскрипционные факторы и регуляторы транскрипции. Взаимодействия в таких комплексах изменяют активность сигнальных белков, что приводит к регуляции экспрессии генов и фотоморфогенезу растений. В последнее время опубликовано много работ с новой, более детальной информацией о молекулярных механизмах отмеченных выше процессов. В настоящем обзоре основное внимание сосредоточено на анализе данных этих публикаций, особенно касающихся структурных аспектов перехода криптохромов в фотоактивированное состояние и регуляторных сигнальных процессов, опосредуемых криптохромными фоторецепторами у растений.

Межплоскостные (стэкинг) взаимодействия гетероциклических оснований нуклеотидных остатков (н.о.) РНК являются одним из важнейших факторов организации её вторичной и третичной структуры. Большая часть таких (канонических) взаимодействий осуществляется между непосредственными соседями в полинуклеотидных цепях РНК. Однако по мере накопления данных об атомных третичных структурах самых разнообразных РНК и их комплексов с белками стало ясно, что с помощью стэкинга оснований (неканонического) могут взаимодействовать н.о. РНК, не являющиеся соседями в их полинуклеотидных цепях и иногда разделённые в первичной структуре РНК десятками или сотнями н.о. В настоящей работе представлена исчерпывающая база данных о таких элементах и их окружении в макромолекулах природных и синтетических РНК. Они названы NA-BSE (nonadjacent base-stacking elements). Анализ этих данных показал, что формирующие NA-BSE н.о. составляют в среднем около четверти всех н.о. той или иной РНК и должны рассматриваться как полноценные мотивы в их третичной структуре. В работе проведена классификация NA-BSE по типам локализации в макромолекулах РНК. Показано, что структурообразующая роль NA-BSE состоит в компактном сворачивании однотяжевых петель РНК, в превращении двутяжевых и более сложноорганизованных петель в несовершенные спирали, а также в связывании удалённых в первичной и вторичной структуре районов РНК.

Нормализация секреторной активности и уровня дифференцировки клеток мезенхимного происхождения, в том числе фибробластов, является одной из важных биомедицинских проблем. Одним из решений этой проблемы является воздействие на сигнальный каскад «ответ на неправильно свёрнутые белки» (UPR), который активируется при дифференцировке фибробластов. В настоящем исследовании было изучено влияние фитогормонов на секреторную активность и дифференцировку культивируемых дермальных фибробластов человека. С помощью анализа уровня экспрессии генов, кодирующих маркеры UPR, в этих клетках мы установили, что фитогормон абсцизовая кислота (АБК) повышала экспрессию генов GRP78 и ATF4, а фитогормон гиббереллиновая кислота (ГК) повышала экспрессию CHOP. Оценка секреторно-синтетической активности фибробластов показала, что АБК увеличивала уровень секреции и синтеза проколлагена I и уровень синтеза фибронектина, а также общую продукцию коллагеновых и неколлагеновых белков внеклеточного матрикса дермальными фибробластами. Кроме того, АБК стимулировала синтез маркера миофибробластов гладкомышечного актина α (α-SMA) и повышала количество миофибробластов в клеточной популяции. Напротив, ГК увеличивала уровень секреции фибронектина, но снижала уровень синтеза проколлагена I, а также общей продукции коллагеновых белков внеклеточного матрикса. Кроме того, при действии ГК снижался уровень синтеза α-SMA и количество миофибробластов в клеточной популяции. Наши результаты дают основания полагать, что фитогормоны являются модуляторами секреторно-синтетической активности фибробластов и оказывают влияние на их дифференцировочный статус.

Открытие бактерии Thiomargarita magnifica - исключительно крупного представителя гигантских серных бактерий - заставляет обратить дополнительное внимание на гигантских серных бактерий и пересмотреть наши недавние результаты биоинформатического исследования, в котором липоксигеназы были обнаружены у представителей рода Beggiatoa. Эти близкие родственники бактерии T. magnifica отвечают на сходные требования к размеру путём образования многоклеточных структур. Мы предполагаем, что их липоксигеназы - часть системы оксилипиновой сигнализации, обеспечивающей высокий уровень сложности межклеточной коммуникации, который позволяет им достигать больших размеров.

Василий Николаевич Попов был выдающимся учёным и талантливым организатором науки и образования. Его ранняя смерть в возрасте 48 лет стала невосполнимой утратой. Он известен научному сообществу своими работами по биоэнергетике митохондрий у растений и животных, биохимии старения, биохимической генетике рака, нейробиологии.