Прикладная биохимия и микробиология
Публикуются оригинальные статьи по исследованиям в области биохимии и микробиологии, которые имеют или могут иметь практическое применение, в частности исследования механизмов ферментативных реакций; путей биосинтеза; строения и функций; получения низко- и высокомолекулярных биологически активных соединений (витаминов, коферментов, нуклеотидов, аминокислот, полисахаридов, липидов и т.п.); исследование механизмов фитоиммунитета; биологические способы защиты окружающей среды; новые подходы и новые методы исследования. Публикуются тематические обзорные статьи, рецензии новых книг и анализ материалов научных конференций.
Журнал основан в 1965 году.
Свидетельство о регистрации СМИ: № 0110177 от 04.02.1993
Текущий выпуск
Том 59, № 6 (2023)
Статьи
Использование новых стратегий биоинформатики на этапе проектирования растений с редактированным геномом (обзор)
Аннотация
Идентификация рисков, связанных с новыми сельскохозяйственными продуктами растительного происхождения, полученными технологией геномного редактирования, – важный компонент генной инженерии. Острая дискуссия продолжается во всем мире о сходстве и различиях между “старыми” рисками “классических” ГМО и “новыми”, связанными с геномным редактированием растений, отсутствием методов идентификации новых рисков и их оценки. В настоящей статье разрабатывается новый перспективный инструмент обеспечения биобезопасности – концепция “безопасного проектирования”, вводящая хорошо известные стандарты безопасности в биоинженерию растений. Суть этой стратегии состоит в проведении редизайна для последовательной минимизации или предотвращения рисков, а также нецелевых эффектов геномного редактирования на этапе концепта. Учитывая, что корреляция между предсказанными in silico и определенными экспериментально нецелевыми эффектами гРНК является основной проблемой, осложняющей применение системы CRISPR, большинство исследований сегодня сосредоточено на эффективности дизайна гРНК. Напротив, настоящая работа сфокусирована на биоинформатическом поиске и изучении потенциальных промоторов, рассматриваемых как источник потенциальных рисков в случае их нецелевого редактирования и соответствующего изменения транскрипционной активности. Эти стратегии представлены нами в виде схемы оценки рисков для целей регулирования новых генетических технологий.
Механизмы формирования и персистенции продукции IgE и потенциальные инновационные средства терапии аллергопатологий (обзор)
Аннотация
Обзор посвящен анализу основных механизмов формирования IgE-продуцирующих клеток в организме и краткому обзору основных средств-кандидатов для использования в инновационных методах терапии IgE-зависимых патологий. Представлены данные, согласно которым роль IgE+ плазматических клеток и различных субпопуляций В-лимфоцитов памяти в формировании и персистенции состояния сенситизации на безвредный аллерген различается в зависимости от используемой модельной системы или исследуемого клинического случая. Следовательно средства, мишенями которых являются сигнальные пути, участвующие в регуляции как плазматических клеток, так и В-лимфоцитов памяти особенно перспективны в терапии аллергических заболеваний. Авторы делают выводы, что в качестве таких мишеней наиболее перспективны компоненты клеточного ответа на окислительный стресс и связанные с ним генотоксический стресс и стресс ЭПР, поскольку все они прямо или косвенно влияют на процессы, регулирующие обе эти субпопуляции и вовлечены в процесс формирования и поддержания локального аллергического воспаления. В обзоре приведены данные, указывающие на особую перспективность использования в этой связи наночастиц благородных металлов и комплексов редкоземельных металлов лантаноидов, ввиду их способности индуцировать в малых дозах долговременные эффекты в связи с изменением свойств клеток врожденного иммунитета и длительным накоплением в организме.
Метакрилатные редокс системы анаэробных бактерий
Аннотация
В обзоре проанализированы современные представления об анаэробном типе дыхания с использованием неприродного соединения метакрилата в качестве акцептора электронов. Рассматриваются как сами метакрилатные редокс системы, так и анаэробные бактерии, в клетках которых они обнаружены. Эти комплексы состоят из флавинсодержащей редуктазы и мультигемового цитохрома с3. Гены компонентов метакрилатных редокс систем разных микроорганизмов гомологичны и организованы в один оперон. Метакрилатвосстанавливающая активность определяется в периплазме. Единственная известная бактериальная акрилатредуктаза, восстанавливающая природное соединение, отличается от метакрилатных редокс систем. Обсуждаются физиологическая роль, происхождение и перспективы исследований уникальной ферментной системы.
Влияние Nε-ацетилирования на энзиматическую активность глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы Escherichia coli
Аннотация
Ацетилирование лизина является глобальным регуляторным механизмом, который влияет на большинство клеточных процессов. В данной работе мы изучили влияние ацетилирования и деацетилирования на активность белков глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (ГАФД) E. coli дикого типа и мутантных форм. Наши результаты показали, что обработка ГАФД дикого типа ацетилтрансферазой PatZ in vitro приводила к двукратному увеличению ферментативной активности, в то время как последующее деацетилирование снижало активность фермента до уровня, близкого к исходному. В случае мутантных форм фермента было показано, что появление дополнительных сайтов ацетилирования существенно изменяло влияние процессов ацетилирования/деацетилирования на активность ГАФД. Эти данные позволяют по-новому взглянуть на роль ацетилирования в регуляции активности ГАФД E. coli.
Оптимизация аэробного синтеза янтарной кислоты из глюкозы рекомбинантными штаммами Escherichia coli по варианту цикла трикарбоновых кислот, опосредованному действием 2-кетоглутарат-декарбоксилазы
Аннотация
Оптимизирован биосинтез янтарной кислоты из глюкозы ранее сконструированным штаммом E. coli SUC1.0 (pMW119-kgd) (MG1655 ∆ackA-pta, ∆poxB, ∆ldhA, ∆adhE, ∆ptsG, PLglk, PtacgalP, ∆aceBAK, ∆glcB, ∆sdhAB, pMW119-kgd). Выход целевого вещества повышен при активации в штамме варианта цикла трикарбоновых кислот, опосредованного действием гетерологичной 2-кетоглутарат-декарбоксилазы, за счет интенсификации анаплеротического формирования щавелевоуксусной кислоты. Инактивация в штамме неспецифичной тиоэстеразы YciA не оказывала значимого влияния на биосинтетические характеристики продуцента. Повышение экспрессии нативной фосфоенолпируваткарбоксилазы обеспечивало рост выхода целевого соединения рекомбинантом, синтезирующим янтарную кислоту в реакциях природного цикла трикарбоновых кислот, с 25 до 42%, и с 67 до 75% при индуцированной экспрессии 2-кетоглутарат-декарбоксилазы Mycobacterium tuberculosis. Экспрессия в штамме гена пируваткарбоксилазы Bacillus subtilis приводила к росту выхода янтарной кислоты до 84%. Функционируя в режиме полноклеточного биокатализатора, сконструированный штамм SUC1.0 PL-pycA (pMW119-kgd) демонстрировал коэффициент конверсии субстрата в целевой продукт, достигающий 93%, приближающийся к теоретическому максимуму.
Конъюгационная система доставки векторов для молекулярного клонирования в клетки бактерий рода Bacillus
Аннотация
Разработана система доставки векторов для молекулярного клонирования в клетки бактерий рода Bacillus. Особенность созданной системы заключается в использовании плазмиды pBS72, обеспечивающей конъюгационный перенос полученного условно летального вектора pKS1mob в клетки исследуемых бактерий. Способность вектора pKS1mob реплицироваться в клетках Escherichia coli и B. subtilis при пониженной температуре (30°C), наличие двух полилинкеров вокруг гена канамицинрезистентности позволяет клонировать в его состав фрагменты целевых генов с использованием традиционных генно-инженерных подходов. Инактивация гена rok в плазмиде pBS72 позволила с высокой эффективностью трансформировать содержащий ее штамм сконструированным вектором pKS1mob. Скрещивание донорного штамма B. subtilis 168, содержащего конъюгативную pBS72 и мобилизуемую pKS1mob плазмиды, со штаммом-реципиентом рода Bacillus позволило ввести в него плазмиду pKS1mob. Показана возможность использования созданной системы для инактивации гена codY бактерий Bacillus licheniformis.
Характеристика штаммов группы Bacillus cereus complex, выделенных из вечной мерзлоты в якутии, для оценки микробиологических рисков при изменении климата
Аннотация
Из проб почвы в регионе вечной мерзлоты (Якутия, Россия) выделены штаммы рода Bacillus и дана их фенотипическая характеристика. Анализ полученных данных позволил отнести их к группе Bacillus cereus complex. ПЦР-анализ позволил определить профиль генов синтеза токсинов В. cereus в геномах исследуемых штаммов. Получена генетическая характеристика путем RAPD-генотипирования и с использованием MLVA-локусов, применяемых для генотипирования возбудителя сибирской язвы. Результаты генотипирования разного уровня разрешения позволили дифференцировать исследуемые штаммы от вида B. anthracis, показать их внутривидовые генетические различия и степень родства. Осуществлено полногеномное секвенирование, на основе данных которого проведено MLST-генотипирование, которое выявило 2 известных сиквенс-типа и один новый, впервые описанный в настоящей работе. Полученные результаты имеют прикладное значение и крайне интересны с точки зрения эволюции и филогеографии группы В. cereus complex, поскольку факт выделения штаммов из вечной мерзлоты дает основания предположить, что их возраст может быть гораздо выше предполагаемого.
Использование метаболически инертных клеток Mycobacterium abscessus для изучения эффективности лекарственных препаратов
Аннотация
Исследовали эффективность действия антибиотиков (амикацин, бедаквилин, линезолид, моксифлоксацин, рифампицин) на метаболически инертные клетки Mycobacterium abscessus, полученные in vitro в условиях дефицита калия. Обнаружено, что бедаквилин приводил к существенному снижению способности бактерий образовывать колонии на плотных средах, но не приводил их к гибели, поскольку было показано, что при культивировании в жидкой среде наблюдалась их реверсия к состоянию активного деления и роста. Моксифлоксацин обладал бактерицидным действием в отношении метаболически инертных бактерий, необратимо и значительно снижая число жизнеспособных клеток в культуре, что подчеркивает эффективность его применения для терапии инфекций, вызываемых M. abscessus.
Создание продуцента рекомбинантной универсальной пероксидазы VP2 Trametes hirsuta в Penicillium canescens
Аннотация
Интерес к пероксидазам секретируемого ферментного комплекса базидиальных грибов обусловлен их широкой субстратной специфичностью и способностью участвовать в процессе биодеградации таких трудно деградируемых биополимеров, как лигнин. Однако из-за сложности выделения этих ферментов из нативных источников, их изучение затруднено. В работе были получены экспрессионные вектора, несущие последовательность, кодирующую универсальную пероксидазу VP2 T. hirsuta LE-BIN072, которые были трансформированы в геном штамма P. canescens. Скрининг трансформантов показал наличие пероксидазной активности до 1 ед./мл. Целевой белок идентифицирован в культуральной жидкости отобранных трансформантов методом масс-спектрометрического анализа. Впервые получен новый штамм P. canescens pVP2D-6 – продуцент рекомбинантной универсальной пероксидазы VP2 T. hirsuta LE-BIN072 и показана способность секретируемого им ферментного комплекса к модификации щелочного лигнина.
Новый Ni2+-аффинный вариант eGFP со свободными C- и N-концами
Аннотация
Работа посвящена получению зеленого флуоресцентного белка eGFP с Гис-меткой, введенной в состав полипептидной цепи. В результате получен белок eGFP157_7H со встроенной Гис-меткой и свободными N- и С-концами для последующего получения слитых белков. Добавленная Гис-метка позволит проводить очистку конструкций с eGFP методом металл-хелатной аффинной хроматографии в нативных условиях. Полученный вариант eGFP157_7H сохранил флуоресцентные свойства полностью соответствующими исходному варианту eGFP.
Микробиологическое 1,2-дегидрирование 11-трифторацетата 6α-метилгидрокортизона
Аннотация
Проведена трансформация 11-трифторацетата 6α-метилгидрокортизона (11-ТФА МГК) клетками актинобактерий рода Arthrobacter (Nocardioides) в присутствии α-циклодекстрина (α-ЦД). Изучен состав и динамика накопления в культуральной среде продуктов трансформации при различных значениях рН и соотношении α-ЦД/субстрат. Показано, что добавление α-ЦД в среду для трансформации при рН < 7 способствует увеличению скорости 1,2-дегидрирования с образованием 11-трифторацетата 6α-метилпреднизолона (11-ТФА МПЛ). При рН > 7 первичным процессом является гидролиз 11β-трифторацетилоксигруппы. При этом можно предположить, что α-ЦД участвует в этих процессах как акцептор трифторацетил-иона.