научный журнал по биологии Молекулярная биология ISSN: 0026-8984

БОГДАНОВ А.А., ДОНЦОВА О.А., СЕРГЕЕВА О.В., СЕРГИЕВ П.В. — 2014 г.

Рибосома – макромолекулярный комплекс, осуществляющий синтез белков. В состав двух субчастиц бактериальной рибосомы входят три молекулы РНК суммарной длиной более 4000 н. и более 50 белков. Сборка рибосомы представляет собой сложный многоступенчатый процесс, жизненно важный для всех клеток. В обзоре рассмотрены существующие представления о механизме сборки бактериальной рибосомы в живой клетке и во внеклеточных модельных системах. До сих пор некоторые детали сборки этой клеточной машины остаются неизвестными.

БУРХАНОВА Г.Ф., КУЛУЕВ Б.Р., МАКСИМОВ И.В., СОРОКАНЬ А.В. — 2014 г.

Путем агробактериальной трансформации получены растения картофеля Solanum tuberosum L., экспрессирующие участок гена М21334 в антисмысловой ориентации. Многократное снижение активности анионной изопероксидазы с pI 3.5 в трансформированных растениях доказывает, что этот фермент кодируется геном М21334. Сокращение процессов лигнификации и заметное падение устойчивости трансгенных растений картофеля к возбудителю фитофтороза Phytophthora infestans (Mont.) de Bary предполагает, что изопероксидаза с pI 3.5 играет важную роль в ответе растений на инфицирование этим патогеном.

АКУЛЕНКО Н.В., КИБАНОВ М.В., КОТОВ А.А., ОЛЕНИНА Л.В. — 2014 г.

В обзоре суммированы и проанализированы современные знания о роли РНК-хеликаз в развитии и поддержании гаметогенеза у эукариотических организмов. Мы сконцентрировали внимание на трех представителях семейства РНК-хеликаз (Vasa/DDX4, Belle/DDX3 и Spindle-E/TDRD9), содержащих характерные мотивы в последовательности аминокислот (DEAD-бокс) и обладающих важными консервативными функциями в зародышевых тканях многих видов животных – от дрозофилы до человека. Спектр их активностей, связанных с регуляцией транскрипции, сплайсинга, ядерного экспорта и, особенно, с инициацией трансляции, весьма многообразен. Экспрессия генов, необходимых для гаметогенеза, регулируется, главным образом, на уровне трансляции. РНК-хеликазы участвуют в формировании цитоплазматических гранул РНП и в процессе РНК-сайленсинга генов. Высококонсервативный центральный домен, характерный для хеликаз такого типа, определяет их основную биохимическую активность в АТР-зависимом расплетании коротких РНК-дуплексов.

CHEN C., LIU J.-Q., XIAO M.-L. — 2014 г.

Согласно многочисленным данным провоспалительные цитокины играют важную роль в повреждении белого вещества головного мозга у недоношенных детей, которое затрагивает преимущественно прогениторные олигодендроциты (OL). Изучена роль родственного фактору некроза опухолей (TNF) лиганда, индуцирующего апоптоз (TRAIL), его рецепторов смерти (TRAIL-R1, TRAIL-R2) и рецепторов-ловушек (TRAIL-R3, TRAIL-R4) в повреждении перивентрикулярного белого вещества. Предполагается, что чувствительность OL к действию TRAIL, зависящая от их зрелости, обусловлена дифференциальной экспрессией рецепторов TRAIL. Ранее мы определили уровни экспрессии TRAIL/рецепторов TRAIL в OL крысы in vivo при повреждении белого вещества. Обнаружили, что на разных стадиях развития OL человека рецепторы TRAIL экспрессируются дифференциально: наблюдается прогрессирующее снижение их чувствительности к TRAIL по мере развития OL. В представленной работе показано, что TRAIL-R1 и TRAIL-R2 активно экспрессируются в прогениторных OL и пре-OL человека, тогда как TRAIL-R3 и TRAIL-R4 экспрессируются в основном в незрелых и зрелых OL человека. Эти данные указывают на то, что TRAIL-R1 и TRAIL-R2 могут быть посредниками сигнала смерти в клетках-предшественниках OL и пре-OL человека.

SCHREIBER V., КУТУЗОВ М.М., ЛАВРИК О.И., ХОДЫРЕВА С.Н. — 2014 г.

Стабильность генома высших эукариот во многом обусловлена функционированием систем репарации ДНК. В свою очередь, для эффективного исправления повреждений в ДНК необходима точная регуляция всех стадий репарации. На данный момент основные пути репарации ДНК установлены, однако механизмы регуляции до сих пор представляют интерес для их изучения. Одними из регуляторных белков в репарации ДНК считаются поли(ADP-рибоза)полимеразы (PARP). Роль в репарации ДНК наиболее известного представителя этого семейства – PARP1 – в значительной степени изучена, в то время как представленные в литературе данные об участии ближайшего гомолога PARP1 – PARP2 – в этих процессах менее систематизированы, хотя к настоящему времени накоплен большой массив данных, указывающих на участие PARP2 в процессах репарации ДНК. На модельных организмах и клеточных линиях выявлено, что при инактивации гена Parp2 в системах как in vitro, так и in vivo наблюдается повышенная чувствительность к воздействию ряда ДНК-повреждающих агентов. В клетках PARP2 аккумулируется в области повреждений ДНК. Есть данные о белок-белковых взаимодействиях PARP2 с некоторыми белками-участниками эксцизионной репарации оснований/репарации одноцепочечных разрывов и негомологичного соединения концов ДНК. Большинство данных о роли PARP2 получено с использованием модельных организмов или на клеточных линиях, что затрудняет интерпретацию воздействия PARP2 на конкретный процесс. В этом обзоре мы попытались систематизировать литературные данные об участии PARP2 в процессах репарации ДНК, включив в него также недавно полученные нами результаты.

ВОРОБЬЕВ Д.В., КОЖУШНАЯ О.С., КУБАНОВ А.А., КУБАНОВА А.А., СОЛОМКА В.С., ФРИГО Н.В. — 2014 г.

Цель исследования заключалась в определении, какие замены аминокислот в структуре пенициллин-связывающего белка PBP2 могут влиять на развитие устойчивости гонококка (N. gonorrhoeae) к цефалоспоринам III-его поколения. Для этого секвенировали ген penA, кодирующий этот белок, из 50 штаммов микроорганизма, часть из которых обладает высокой (20 штаммов, минимальная подавляющая концентрация, МПК, – 0.002 мг/л), а часть – более слабой чувствительностью к цефтриаксону (30 штаммов, МПК – 0.03–0.25 мг/л.; МПК данных штаммов превышает МПК высокочувствительных штаммов N. gonorrhoeae в 30–250 раз). Анализировали аминокислотную последовательность белка PBP2, выведенную на основании последовательности этого гена. Мутации в гене penA и аминокислотные замены в белке PBP2 обнаружены у 16 из 20 штаммов (80%) с высокой и у всех штаммов с меньшей чувствительностью к цефтриаксону. Эти данные соотнесены с международной классификацией структур белка PBP2. В исследуемой выборке штаммов N. gonorrhoeae принадлежность к группе V (по этой классификации), содержащей мутации в положениях 346, 505, 511, 517, 543, 567, 575, 576 аминокислотной цепи PBP2, достоверно ассоциируется (OR = 3.9 ± 2.5; 2 = 4.9; р < 0.05) с проявлением признаков их резистентности к цефтриаксону. Замена в исследованных штаммах N. gonorrhoeae глицина на серин в положении 543 PBP2 вызывает многократное увеличение устойчивости микроорганизма к цефтриаксону. Эти данные свидетельствуют о важном значении указанных замен (особенно, в положении 543) в формировании устойчивости штаммов N. gonorrhoeae к цефтриаксону.

ВИНОГРАДОВА Т.В., КОПАНЦЕВ Е.П., КУЗЬМИЧ А.И., СВЕРДЛОВ Е.Д. — 2014 г.

Разработка систем направленной доставки лекарственных средств особенно актуальна для создания генно-терапевтических препаратов, направленных на узнавание и уничтожение опухоли. При адресной доставке таких препаратов в опухоль желательно, чтобы терапевтические гены экспрессировались преимущественно в раковых клетках. Поэтому при проведении испытаний in vivo необходимо изучать распределение продуктов экспрессии терапевтических генов в различных тканях организма. Натрий-йодидный симпортер считается привлекательным репортером, так как его содержание в тканях можно количественно определять неинвазивными методами. Терапевтические гены экспрессируют в опухолевых клетках с использованием промоторов различного типа: сильных неспецифических, умеренно активных тканеспецифических и опухолеспецифичных, которые работают в широком спектре опухолевых клеток, но обладают невысокой активностью. Связь между активностью промотора и натрий-йодидного симпортера, используемого в качестве репортерного, до сих пор неясна. В представленной работе с помощью репортерного гена изучена активность промоторов трех типов в клетках меланомного происхождения. Определен также уровень функциональной активности натрий-йодидного симпортера, продукта экспрессии клонированного гена NIS, под контролем выбранных промоторов, проведено сравнение этих активностей. Нами показано, что несмотря на большие различия в активности промоторов, функциональная активность натрий-йодидного симпортера, образующегося при использовании этих промоторов, изменяется слабо. Так, использование сравнительно слабого, но меланомоспецифичного промотора обеспечивает высокий уровень активности натрий-йодидного симпортера в клетках меланомы. При этом более слабые опухолеспецифичные промоторы определяют высокий уровень активности натрий-йодидного симпортера только в некоторых клетках меланомного происхождения.

АСТАХОВА Л.Н., ГАРБУЗ Д.Г., ЕВГЕНЬЕВ М.Б., ЗАЦЕПИНА О.Г. — 2014 г.

Белки теплового шока – один из основных факторов, обеспечивающих адаптацию организмов к неблагоприятным условиям. Считается, что основную роль в адаптивном ответе на стрессовые воздействия играет семейство белков БТШ70. За регуляцию транскрипции генов теплового шока отвечают цис-элементы HSE (heat shock elements), необходимые для взаимодействия фактора транскрипции HSF (heat shock factor) с промотором. Считается, что промоторные области генов hsp70 высококонсервативны и универсальны, поскольку в некоторых случаях они способны функционировать в составе трансгенных конструкций в клетках филогенетически отдаленных организмов. Нами проведен сравнительный анализ активности промоторов hsp70 у двух видов, относящихся к отряду двукрылых: Drosophila melanogaster и Stratiomys singularior. С использованием репортерных конструкций, несущих ген люциферазы под контролем cравниваемых промоторов генов hsp70, показано, что в клетках D. melanogaster собственный промотор значительно более активен, чем промотор S. singularior, несмотря на сходстве в числе и расположении HSE. Эти отличия обусловлены, по-видимому, отсутствием у S. singularior сайтов связывания фактора транскрипции GAF. Не обнаружено значимых отличий в промоторах hsp83 у D. melanogaster и S. singularior. Наши результаты свидетельствуют о значительных эволюционных расхождениях в механизмах регуляции экспрессии генов hsp70 у разных видов одного и того же отряда двукрылых.

АЛИПЕР А.М., БАБИЖАЕВ М.А., БУЗДИН А.А., ВИШНЯКОВА Х.С., ЕГОРОВ Е.Е., КУДРЯВЦЕВА А.В. — 2014 г.

Концентрация эндогенного дипептида карнозина в мышечной ткани человека достигает десятков миллимолей. За более чем 100 лет исследований накоплен огромный материал о самых разнообразных функциях карнозина, из которых основными считают действия, направленные против процессов старения. При исследовании действия карнозина на культуры клеток нами обнаружено, что помимо уже известных активностей: увеличения предела Хейфлика и морфологического омоложения клеток – карнозин стимулирует клеточные деления в тесте колониеобразования и тормозит процесс перехода клеток в состояние покоя. При анализе изменений в транскриптоме, происходящих под действием карнозина, выявлено, что основные сдвиги связаны с позитивной регуляцией клеточного цикла на всех уровнях – от начала синтеза ДНК до конденсации хромосом. Можно предположить, что именно способность карнозина стимулировать клеточный цикл лежит в основе его омолаживающего действия, а высокие концентрации этого дипептида в мышечной ткани играют роль не только физиологического буфера, но и необходимы для восстановления (регенерации) мышц после чрезмерных нагрузок.

ГИЛЯРОВ Д.А., МЕТЕЛЕВ М.В. — 2014 г.

Развитие технологий секвенирования и анализа данных привело к предсказанию и экспериментальному обнаружению большого числа рибосомально-синтезируемых посттрансляционно-модифированных прокариотических вторичных метаболитов. Одна из групп таких веществ, тиазол-оксазол-модифицированные микроцины (ТОММ), характеризуется наличием тиазольных и оксазольных гетероциклов, образующихся из остатков цистеина и серина. В обзоре представлена имеющаяся на сегодняшний день информация о классификации, структуре и путях биосинтеза тиазол-оксазол-модифицированных микроцинов, обсуждаются их биологическая активность и перспективы практического применения в медицине.

RASHID A. — 2014 г.

PELPK1 – новый ген Arabidopsis thaliana, аннотированный ранее как ген белка подсемейства PELPK, входящего в суперсемейство гидроксипролин-богатых гликопротеинов (HRGP). С помощью биоинформатического и компьютерного анализа было предсказано, что PELPK1 содержит аминоконцевой сигнальный пептид, направляющий его по секреторному пути. В представленной работе с целью определения локализации PELPK1 Arabidopsis созданы трансгенные растения, несущие конструкции, в состав которых входят кодирующая последовательность PELPK1 (PELPK1-CDS), трансляционно слитая с репортерной последовательностью – геном зеленого флуоресцентного белка (GFP). С использованием методов конфокальной лазерной сканирующей микроскопии, иммуномечения GFP квантовыми точками (Q-точками) и трансмиссионной электронной микроскопии (TEM) показано, что продукт трансляционного слияния расположен преимущественно в клеточной стенке. Эти результаты согласуются со сделанным ранее биоинформатическим предсказанием транспорта PELPK1 путем секреции.

МИХАЛЕВА Е.А., ОЛЕНКИНА О.М., РЯЗАНСКИЙ С.С. — 2014 г.

Сложные и многостадийные процессы развития репродуктивных органов и образования гамет требуют точной и эффективной регуляции. В обзоре, в основном на примере млекопитающих, рассматривается важнейшая роль коротких некодирующих РНК – микроРНК (миРНК) – в регуляции экспрессии генов во время дифференцировки герминальных клеток в сперматогенезе и оогенезе. Основной и общей функцией консервативных и интенсивно экспрессирующихся миРНК в репродуктивных органах самцов и самок млекопитающих следует считать, по всей видимости, контроль над дифференцировкой и пролиферацией клеток. Обсуждается возможное участие герминальных миРНК в формировании межвидовых барьеров на стадии оплодотворения и видообразования.

БОТЕЗАТУ И.В., КОНДРАТОВА В.Н., ЛИХТЕНШТЕЙН А.В., ШЕЛЕПОВ В.П. — 2014 г.

Недавно при исследовании нормальных и опухолевых тканей экспериментальных животных и человека выявлена высокая транскрипционная активность перицентромерных сателлитных повторов ДНК (в опухолевых клетках они продуцируют до половины всех транскриптов, что многократно превышает соответствующий показатель в нормальных клетках). Показано, что между двумя подтипами сателлитной ДНК (HSATII и GSATII) существуют реципрокные отношения: резкое превалирование транскрипции первого в опухолях и второго в соответствующих нормальных тканях. Поскольку различные РНК присутствуют в плазме крови человека и при этом часто служат эффективными маркерами опухолевого роста, в данной работе предпринята первая попытка оценить уровни сателлитных РНК HSATII и GSATII в плазме крови здоровых и больных людей. Используя специально разработанный протокол ОТ-ПЦР, нам удалось показать, что между этими циркулирующими в плазме крови популяциями РНК существуют реципрокные отношения (у здоровых доноров превалирует одна популяция, у больных другая), и они диаметрально противоположны существующим внутри клеток. Выдвигаются предположения о происхождении этих РНК и о возможности их использования в качестве маркеров опухолевого роста.

WHITE-COOPER H., БЕЛЯКИН С.Н., ЛАКТИОНОВ П.П., МАКСИМОВ Д.А. — 2014 г.

Дифференцировка клеток мужского зародышевого пути у Drosophila melanogaster сопровождается перестройкой хроматина и активацией специфичных генов. Эти процессы контролируются несколькими специализированными транскрипционными факторами, которые можно разделить на два класса, can и aly, формирующие различные функциональные комплексы. Механизмы влияния транскрипционных факторов классов aly и can на генную экспрессию и состояние хроматина остаются до конца невыясненными. Чтобы изучить этот вопрос, нами определен полногеномный профиль связывания представителя класса aly – транскрипционного фактора Comr – методом тканеспецифичного DamID, и полученные данные сопоставены с экспрессией генов в семенниках мутантов по генам comr (aly-класс) и can (can-класс). Установлено, что Comr действует в качестве прямого активатора транскрипции около 300 семенникспецифичных генов. Кроме этого, у мутантов comr снижена экспрессия целого ряда генов, но не выявлено их связывание с белком Comr, что предполагает участие механизмов вторичной регуляции. Действительно, среди генов-мишеней Comr обнаружен ген, кодирующий неисследованный ранее семенник-специфичный транскрипционный фактор, который и может быть одним из звеньев каскада регуляции генетической программы в сперматоцитах. Полученные данные позволили развить гипотезу относительно механизмов активации генов, необходимых для дифференцировки мужских гамет D. melanogaster.

КАРПОВ В.Л., КАРПОВ Д.С., МИРОНОВ А.С., СПАССКАЯ Д.С. — 2014 г.

Метилметансульфонат – алкилирующий агент, часто используемый в моделях генотоксического стресса. Метилметансульфонат метилирует азотистые основания в ДНК и белки, а также вызывает развитие окислительного стресса. Фактор транскрипции Rpn4 обеспечивает устойчивость клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae к метилметансульфонату. Хотя Rpn4 регулирует преимущественно экспрессию генов убиквитин-протеасомной системы, ряд данных указывает на его участие в антистрессовом ответе, независимом от убиквитин-протеасомной системы. Нами показано, что при воздействии метилметансульфоната Rpn4 участвует в регуляции ряда генов, вовлеченных в репарацию ДНК, антиокислительный ответ и метаболизм глюкозы. Предложен возможный механизм комплексного участия фактора Rpn4 в антистрессовом ответе.

ДЕРГУНОВА Л.В., ДМИТРИЕВА В.Г., ЛИМБОРСКАЯ С.А., МЕДВЕДЕВА Е.В., МЯСОЕДОВ Н.Ф., ПОВАРОВА О.В., СКВОРЦОВА В.И. — 2014 г.

Трипептид Pro-Gly-Pro (PGP) относится к группе биологически активных регуляторных пептидов, устойчивых к воздействию пептидаз, что позволило использовать его в качестве С-концевого фрагмента пептидных препаратов Семакс и Селанк. В последние годы обнаружены самостоятельные эффекты PGP, которые ставят вопрос о вкладе самого пептида в действие лекарственных препаратов, в состав которых он входит. Проведен полногеномный анализ воздействия PGP на транскриптом коры головного мозга крыс в условиях экспериментальной ишемии. Сравнивали уровни экспрессии генов у животных, подвергнутых воздействию ишемии и PGP, и у крыс контрольной группы “ишемия” через 3 и 24 ч после необратимой окклюзии левой средней мозговой артерии. Обнаружено, что через 3 ч после окклюзии изменилась экспрессия 29, через 24 ч – 57 генов. Белки, кодируемые этими генами, выполняют разнообразные функции – это цитокины, транспортные белки, факторы транскрипции, трансмембранные рецепторы и др. Определены биологические процессы, ассоциированные с генами, экспрессия которых изменилась в условиях эксперимента. Показано, что PGP воздействует на целый ряд процессов, вовлеченных в функционирование различных систем организма. Наиболее существенно спустя 1 сут после окклюзии средней мозговой артерии изменилась экспрессия генов, связанных с процессом “Иммунный ответ”. Наблюдался преимущественный эффект подавления экспрессии генов иммунной системы.

FEHSE B., RIECKEN K., STOCKING C., ГОРНОСТАЕВА А.С., ЛЕБЕДЕВ Т.Д., НИКИТЕНКО Н.А., ОРЛОВА Н.Н., ПРАСОЛОВ В.С., ПРОКОФЬЕВА М.М., СЕНЧЕНКО В.Н., СПИРИН П.В., ШУЛЬГИН А.А. — 2014 г.

Описана система безопасного скрининга потенциальных лекарственных средств против ВИЧ-1, основанная на рекомбинантных лентивирусных векторах. Система позволяет оценить ингибиторную активность соединений в отношении обратной транскриптазы и интегразы как дикого типа, так и мутантных форм, соответствующих лекарственно-устойчивым формам ВИЧ-1. Система может использоваться для поиска эффективных ингибиторов проникновения ВИЧ-1 в клетку и факторов, необходимых для формирования и созревания частиц на последних стадиях жизненного цикла вируса.

ИНДЕЙКИНА М.И., КОЗИН С.А., КОНОНИХИН А.C., КОСТЮКЕВИЧ Ю.И., КУКАЕВ Е.Н., МАКАРОВ А.А., НИКОЛАЕВ Е.Н., НИКОЛАЕВА М.И., ПЕКОВ С.И., ПОПОВ И.А., СТАРОДУБЦЕВА Н.Л. — 2014 г.

Недавно показано, что фосфорилированный по серину в положении 8 бета-амилоид ( ) тесно связан с патогенезом болезни Альцгеймера. Вследствие того, что эта химическая модификация затрагивает ключевой фрагмент металлсвязывающего домена и может серьезно влиять на взаимодействие с ионами цинка, ее считают потенциальным предшественником патогенных олигомеров . Соответственно содержание в биологических жидкостях человека (кровь, моча, спинномозговая жидкость) может отражать различные стадии патогенеза болезни Альцгеймера. Цель исследования – разработка прототипа аналитического метода количественного определения изоформы в бинарных смесях с интактным и уровня фосфорилирования амилоида, содержащегося в крови больных с диагнозом болезнь Альцгеймера.

БЕДБЕНОВ В.С., ЗОРИНА А.А., ЛОСЬ Д.А., НОВИКОВА Г.В., ПАНИЧКИН В.Б. — 2014 г.

Ответ на стрессы у одноклеточной цианобактерии Synechocystis осуществляется при помощи нескольких регуляторных систем, например, двухкомпонентных, а также посредством отрицательной сверхспирализации геномной ДНК. В этой работе исследовано участие серин-треониновых протеинкиназ (СТПК) в реакции клеток цианобактерии Synechocystis на холодовой стресс. Скрининг коллекции мутантов по генам СТПК выявил группу из четырех протеинкиназ: SpkB, SpkD, SpkE, SpkG – как возможных регуляторов транскрипции при действии низкой температуры. Результаты исследования протеома бактерии Synechocystis, мутантной по SpkE, свидетельствуют о вкладе этой протеинкиназы в формирование белкового профиля. Реакция фосфорилирования in vitro рекомбинантного белка SpkE подтвердила, что это активная протеинкиназа с явным предпочтением основных белков в качестве субстратов.

ДЕДЫШ С.Н., ИВАНОВА А.А., НАУМОВ Д.Г. — 2014 г.

Проведен компьютерный анализ группы гипотетических эндо- -ксиланаз (семейство GH10) планктомицетов – отдела бактерий, функциональные свойства которых изучены недостаточно. Гены этих белков имеются в геномах всех исследованных гетеротрофных представителей Planctomycetes. На филогенетическом древе исследованные белки образуют компактный обособленный кластер. Дополнительно определены нуклеотидные последовательности генов эндо- -ксиланаз пяти штаммов планктомицетов группы родов Isosphaera-Singulisphaera. Топологии филогенетических деревьев планктомицетов, построенных на основе как аминокислотных последовательностей эндо- -ксиланаз, так и нуклеотидных последовательностей генов 16S рРНК сходны, что свидетельствует в пользу вертикального наследования генов эндо- -ксиланаз у бактерий этого отдела. Высказано предположение о функционально важной роли этих гликозидаз у планктомицетов.