Том 59, № 6 (2023)

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.

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.

Оптимизирован биосинтез янтарной кислоты из глюкозы ранее сконструированным штаммом E. coli SUC1.0 (pMW119-kgd) (MG1655 ∆ackA-pta, ∆poxB, ∆ldhA, ∆adhE, ∆ptsG, P_Lglk, P_tacgalP, ∆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 P_L-pycA (pMW119-kgd) демонстрировал коэффициент конверсии субстрата в целевой продукт, достигающий 93%, приближающийся к теоретическому максимуму.

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.

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.

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.