BioScience Blog – Научный Биологический блог

Развитие устойчивости к лекарственным препаратам у М. tuberculosisявляется угрозой общественному здоровью. Быстрая диагностика, а также правильное лечение помогут предотвратить возникновение и распространение туберкулеза (ТБ) с множественной и широкой лекарственной устойчивостью (МЛУ и ШЛУ). Перспективным направлением в выявлении лекарственно-устойчивых форм ТБ является внедрение молекулярных методов детекции мутаций, ассоциированных с резистентностью к противотуберкулезным препаратам. Одним из признаков ШЛУ является устойчивость к офлоксацину, которую связывают с мутациями в генах gyrAи gyrB. По литературным данным, мутации в gyrBвстречаются реже чем в gyrA. Целью исследования было определение частоты мутаций в гене gyrAу изолятов М. tuberculosis, устойчивых к офлосацину, выявленных в Санкт-Петербурге в 2008 году. Исследование проводили с чистыми культурами М. tuberculosis, обладающими ШЛУ по данным метода абсолютных концентраций с использованием плотных питательных сред. Для детекции мутаций резистентности к офлоксацину был амплифицирован фрагмент gyrA, мутации в котором связывают с наличием устойчивостью к офлоксацину. Далее продукты ПЦР секвенировали. У 24 из 26 проанализированных изолятов (92%) была обнаружена замена в 95 кодоне, приводящая к замене серина на треонин. По литературным данным, данная мутация является естественным полиморфизмом у М. tuberculosisи не приводит к развитию устойчивости. Одиннадцать из изученных изолятов обладали мутацией в 94 кодоне (45,8%), а у 3 из 24 изолятов (12,5%) была мутация в 90 кодоне. Один изолят обладал заменой в 91 кодоне. У двух образцов, несмотря на наличие устойчивости, показанной культуральным тестом, мутаций в гене gyrAобнаружено не было. В контрольных образцах, не имеющих устойчивости к офлоксацину, не было обнаружено замен, кроме естественного полиморфизма в 95 кодоне. Полученные данные согласуются с данными из литературы. Мутации в ко донах 90, 91, 94 являются характерными для штаммов, устойчивых к фторхинолону.

Совершенствование стадии выделения биомассы является важной задачей биотехнологии. Несмотря на очевидные преимущества реагентного метода, использование высокомолекулярных флокулянтов в биотехнологии сдерживается в виду слабой изученности основ флокуляции клеток и отсутствием критериев в подборе флокулянтов, а также высокими требованиями, предъявленными к самим флокулянтам. Весьма перспективным представляется применение растворов полиакриламида для интенсификации стадии выделения и концентрирования биомассы, являющейся одной из наиболее отстающих и составляющей до 30% затрат от стоимости конечного продукта. Полиакриламид – самый распространенный из флокулянтов. Это обусловлено его невысокой стоимостью, слабой токсичностью и достаточно высокой эффективностью во многих процессах флокуляции. Целью данной работы являлось проведение количественной оценки влияния добавок полиакриламида на скорость осаждения клеток бактериальных суспензий грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов и по данным экспериментов оценить оптимальную концентрацию вводимого полимера, а так же оценить токсичность используемых концентраций полиакриламида. В качестве флокулянтов использовались модифицированный катионный полиакриламид (КПАА) BASF Sedipur CF-803 и модифицированный анионный полиакриламид (АПАА) BASF Sedipur AF-404. Исследования показали, что оптимальной концентрацией КПАА для седиментации грамотрицательных клеток является 0,000125%. Оптимальной концентрацией КПАА для седиментации грамположительных клеток оказалась 0,0002%. Для определения оптимальной концетрации анионного полиакриламида Sedipur AF-404 для седиментации клеток BacillusSubtilisB917 и EsherichiacoliK12 в культуральной жидкости использовали широкий диапазон концентраций, но не одна из концентраций не оказалась эффективной, в связи с чем, исследование данного препарата было решено прекратить. Предположительно, отсутствие флоккулирующей активности является следствием того, что анионные группы флокулянта не взаимодействовали с катионными группами молекул поверхности клеток из-за отрицательного суммарного заряда поверхности клетки. Для определения токсичности КПАА использовали тест на токсичность по отношению  к  микроорганизмам.  Токсичность  оценивалась  у растворов  КПАА следующих концентраций: Ci=0,01%; C2=0,001%; Сз=О,ООО1%. Процент выживания составил: Ci – 6%; С2 – 59,3%; С3 – 94,8%. Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что используемая эффективная концентрация вещества не токсична. Основываясь на полученных данных о флоккулирующих и седиментационных способностях катионного полиакриламида Sedipur CF-803, можно утверждать, что его использование целесообразно и выгодно.

На сегодняшний день только в России каждый год в сельском хозяйстве используется более миллиона тонн азотных удобрений. Нахождение альтернативного источника азота позволило бы существенно удешевить производство сельскохозяйственной продукции и, наконец, решить экологические проблемы, связанные с применением азотных удобрений. Интересным решением этой задачи является создание небобовых трансгенных растений, вступающих в азотфиксирующий симбиоз с ризобиями.

Читать далее…

В основе многих психопатических состояний и асоциального поведения лежат нарушения в системе внутреннего подкрепления, связанные с изменением дофаминэргической трансмиссии. Так было показано, что при некоторых заболеваниях агрессивность и жестокость оказались связаны с полиморфизмом генов, вовлеченных в функционирование дофаминэргической системы: при шизофрении – с геном, кодирующим фермент катехол-0-метилтрансферазу, при болезни Альцгеймера – с геном рецептора дофамина типа 1, при посттравматическом стрессовом расстройстве – с геном рецептора дофамина 2 типа. Ген D2 рецептора дофамина (DRD2) – один из наиболее интенсивно изучаемых генов при нейропсихических заболеваниях. В локусе TAG 1A гена DRD2 установлен полиморфизм, при котором варианты аллелей (гомозиготность по аллелю А1 или А2, гетерозиготность А1А2) ассоциируются с различного рода отклонениями и расстройствами. Так установлена предрасположенность носителей генотипа А 1А1 к алкоголизму, генотипа А2А2 к тревожности и депрессии. Особое место в данной проблеме занимает своевременная корректировка подобных нарушений факмокологическими препаратами. Испытание медикаментов требует создания подобных экспериментальных линий крыс и мышей, несущих в себе основные черты организации человеческого организма. Голландская линия крыс Wag/Rij является признанной моделью absence-эпилепсии и, как было установлено нами позже, несет в своей популяции особей А1А1, А2А2, А1А2 по локусу TAG 1A рецептора дофамина D2. Путем селекции и повторного генетического анализа получены две субпопуляции, гомозиготные по аллелю А1 и аллелю А2 указанного локуса. Целенаправленная работа, которая ведется на кафедре с двумя группами крыс линии Wag/Rij в различных направлениях, дает нам основание предполагать о существенной роли аллельной структуры гена DRD2. На это указывают данные, полученные из области электрофизиологии, гематологии, нейрогистологии. Поведенческие исследования, проведенные ранее в установках «открытое поле» и «приподнятый крестообразный лабиринт», позволяют говорить о меньшей двигательной активности у крыс А2А2, что проявляется в снижении числа пересеченных квадратов, снижении времени, затраченного на исследовательскую деятельность. В тесте «звон ключей» процент животных, у которых возникали absense-припадки, был значительно выше у группы А2А2. На основание базы данных, характеризующих поведение 148 крыс, протестированных в «открытом поле», выявлялась сила влияния трех факторов (гомозиготность по аллелю в локусе TAG 1A, пол животных и сезон года, в котором проводились исследования). Величина дисперсии выявила влияние фактора аллеля практически на все параметры теста. Сила влияния фактора (критерий Фишера) для общей двигательной активности 71%, для общего количества стоек 69%. Наиболее выраженные различия связаны с принадлежностью животных к различным группам. Влияние фактора пола проявилось в общей двигательной активности (p<0,001), по количеству совершенных стоек (p<0,001), длительности и количеству груминга (p< 0,001). Они заметно уменьшаются в сторону самцов группы А2А2. При изучении влияния фактора сезона отмечено снижение двигательной активности в зимний период и повышение ее в летний (p<0,001).

Целью исследования было определение минимального временного порога межстимульного интервала при предъявлении красного и зеленого стимулов длительностью 1 мкс, необходимого для их раздельного восприятия. Для проведения исследования использовался прибор – тахиколориметр, включающий в себя двухканальный генератор прямоугольных электрических импульсов и двухцветный красно-зеленый светодиод с длинами волн соответственно 625 и 568 нм. Время экспозиции цветовых стимулов можно регулировать от 1 до 1000 мкс, предъявлять их одновременно как аддитивную смесь или вводить временную задержку в пределах от 1 до 1000 мс. Прибор также позволяет менять очередность следования красной и зеленой вспышек. Исследование проходило в темном помещении, монокулярно, после 5 минутной темновой адаптации. Сначала проверялась степень адекватности восприятия тестируемых цветов по одиночным вспышкам, предъявляемым в течение 1 мкс. Далее красный и зеленый цвет подавали одновременно, фиксируя при этом качество восприятия аддитивной смеси. После этого между компонентами смеси вводилась нарастающая с шагом 10 мс линия задержки до момента «расщепления» единой смеси на отдельные цвета. По мере приближения аддитивной смеси к моменту ее распада регистрировали изменение оттенка первоначально называемого цвета. Затем меняли порядок предъявления цветов. Общее количество обследованных 100 человек. Испытуемые – студенты в возрасте от 18 до 24 лет. Проведенное исследование показало, что при одновременном предъявлении вспышек, уравненных по интенсивности, испытуемые видели красный цвет, но в смеси с зеленым он приобретал оранжевый оттенок, который усиливался к моменту распада. При увеличении длительности межстимульного интервала у испытуемых происходит ощущение «расщепления» единого смешанного цвета на два раздельных, при этом значительное влияние на восприятие цвета оказывает порядок предъявления цветовых стимулов: оттенки в предъявляемой цветовой последовательности «красный-зеленый» воспринимаются испытуемым при меньшем значении межстимульного интервала, чем в последовательности «зеленый-красный». Кроме того, опыты с монокулярной стимуляцией установили степень периферической асимметрии и временные особенности цветовосприятия, характерные для правого и левого глаза. Порог «расщепления» аддитивной смеси при первой красной вспышке для правого глаза составил 72 мс, для левого – 64 мс, тогда как при первоочередном следовании зеленой вспышки это время составило соответственно 101 и 94 мс. Подобная вариабельность зрительного восприятия при разной очередности следования красной и зеленой вспышек связана с различиями в скорости кодировании цветовых стимулов клетками сетчатки. Влияние фактора времени на кодирование, передачу и восприятие цветовой информации прослеживается по характеру изменения цветоощущения у испытуемого: так, зеленый проявляется сначала как оранжевый, потом желтый, далее салатовый. Полученные результаты позволяют расширить понимание и интерпретацию возникающих цветовых феноменов при психофизиологических исследованиях, установить степень периферической асимметрии, которая непосредственно характеризует работу центральной части анализатора.

Разнообразие микроорганизмов, ответственных за окисление метана и метанола в кислых и холодных наземных экосистемах, остается плохо изученным. До последнего времени перечень этих бактерий был ограничен умеренно ацидофильными метанотрофами родов Methylocellaи Methylocapsa. Представители рода Methylocapsaявляются облигатными метилотрофами, растущими только на С1-соединениях, тогда как представители рода Methylocellaспособны использовать также и некоторые полиуглеродные (Сп) органические субстраты. В данной работе были изучены физиологические и метаболические характеристики 4 штаммов бактерий, изолированных из кислой лесной почвы (рН 3,3-3,6) и кислого сфагнового болота (рН 3,8) бореальной зоны. Штаммы, выделенные из кислой почвы, штаммы BW863T и BW872, являются ацидофильными мезофильными организмами, растущими в диапазоне рН 3,1-6,5 и температуры 9-28°С. Несмотря на их тесное филогенетическое родство с MethylocapsaacidiphilaB2 (96,5 % сходства генов 16S рРНК), эти организмы не растут на метане, но используют метанол в широком спектре концентраций. Помимо метанола штаммы BW863T и BW872 растут на ряде органических субстратов: этаноле, малаге и пирувате. Сравнительный анализ последовательностей гена mxaF, кодирующего большую субъединицу метанолдегидрогеназы (ключевого фермента процесса окисления метанола), показал, что последовательности MxaF новых изолятов существенно отличаются от таковых ранее известных метилотрофов. Их сходство с последовательностями MxaF метилотрофов из Alpha-, Beta- и Gammaproteobacteriaсоставило 69-75%, 61-63% и 64-67%, соответственно. Наибольшее сходство с MxaF последовательностями выделенных штаммов обнаруживали транслированные аминокислотные последовательности mxaFклонов, полученных в результате молекулярного анализа кислых почв, обогащенных 13СНзОН. Таким образом, штаммы BW863T и BW872 являются первыми представителями ранее некультивируемой группы метилотрофных бактерий, осуществляющих окисление метанола в кислых почвах. Штаммы AR2 и AR4T, выделенные из сфагнового торфа, являются мезофильными,

Читать далее…

Влияние ароматических веществ на функциональное состояние человека обусловлено функционированием двух механизмов: сенсорного и гуморального [1, 2]. Сенсорный механизм связан с деятельностью управляющих систем мозга, функционирование которых обеспечивает уровень локальной и общей активации. Высокая эффективность его обусловлена тем, что обонятельный анализатор является одним из древнейших, и его возбуждение приводит к активации многих структур мозга. Гуморальный механизм определяется влиянием содержащихся в ароматических маслах биоактивных веществ, которые через легкие попадают в кровеносную систему и, далее, через гематоэнцефалический барьер воздействуют на различные структуры мозга. Цель нашей работы была: изучить нейрофизиологические механизмы влияния одорантов на эффективность зрительного распознавания человека. В обследовании принимали участие 56 практически здоровых человек в возрасте от 17 до 22 лет. Испытуемым предлагалась модель операторской деятельности, связанная с распознаванием слов, выполнение которой приводило к ухудшению эффективности деятельности в течение 30 минут. Для осуществления аромокоррекции текущего состояния через 5 минут после начала серии испытуемому предъявлялся аромат розмарина или мелиссы открытым способом на расстоянии 2 см от кончика носа. Выбор и реализация режимов стимуляции, регистрация ЭЭГ и времени распознавания слов (ВРС) осуществлялись при помощи компьютерного энцефалографа-анализатора «Энцефалан-131-03». Во время обследования производилась регистрация ЭЭГ – активности монополярно в 12 отведениях по системе 10-20. В результате проведенных исследований выделены два механизма воздействия одорантов на состояние центральной нервной системы. Первый из них носит сенсорный характер и связан с активацией тета-системы левого полушария, активирующей «заинтересованные» структуры в основном левого полушария, альфа-системы, снижающей уровень активации правого полушария, бета2-системы, обеспечивающий взаимодействие обеих гемисфер, а также бета 1-системы, на которую конвергируют выходы описанных выше трех систем. Снижение эффективности работы разрушает данный комплекс, аудиовоздействие – восстанавливает. Второй механизм реализовывался на существенно большем интервале времени и был связан с гуморальным воздействием биоактивных компонентов розмарина на структуры головного мозга. Он проявлялся в разрушении указанного выше комплекса за счет концентрации ритмических процессов в «заинтересованных» структурах коры и формирования новых связей в тета – и бета2-диапазоне с достоверно более высокой когерентностью, по сравнению с состоянием глаза открыты. Данные изменения приводили к существенному снижению времени распознавания слов. Удаление запаха розмарина из экспериментальной среды приводило к постепенному длительному восстановлению исходного комплекса связей, типичных для состояния оптимальной работы.

Читать далее…

D-глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (ГАФД, КФ 1.2.1.12) является одним из гликолитических ферментов. В организме человека ГАФД представлена двумя изоферментами, которые экспрессируются в соматических клетках (ГАФД-1) и в сперматидах (ГАФД-2). Высокая концентрация ГАФД-1 в клетке, достигающая 5-15% от общей концентрации цитоплазматических белков, дает основания предполагать, что она может выполнять иные функции, отличные от гликолитической. Имеются многочисленные данные, подтверждающие, что помимо гликолиза ГАФД-1 участвует в таких процессах, как эндоцитоз, слияние мембран, репарация, репликация и индукция апоптоза. ГАФД-2 включает в себя дополнительный N-концевой домен длиной 74 а.о., необходимый для фиксации фермента в фиброзном слое жгутика сперматозоида.

Читать далее…