Разработан проект Концепции биологического образования, направленной на реализацию национальных целей Российской Федерации на период до 2030 г. и на перспективу до 2036 г. Концепция представляет собой систему взглядов на базовые принципы, цели, задачи и основные направления развития биологического образования в Российской Федерации. В проекте ставятся задачи: определить актуальность, приоритетность и проблемное поле биологического образования для экономического развития Российской Федерации; охарактеризовать основные цель и задачи, направления и инструментарий развития современного биологического образования; сформировать новшества концепции биологического образования.

Предполагается, что жизненный цикл с участием двух личинок (планктотрофной и резервотрофной) является синапоморфией Ambulacraria. Планктотрофные личинки имеют сложный ресничный шнур и используют «up-stream»-фильтрацию для питания. Планктотрофные личинки претерпевают метаморфоз и превращаются в непитающихся личинок с полными или неполными ресничными кольцами. Эти личинки используют не желток, а запасы, накопленные на предыдущей планктотрофной стадии, поэтому их можно назвать резервотрофными. Среди иглокожих голотурии имеют жизненный цикл, который может рассматриваться как плезиоморфный. Он включает планктотрофную личинку (аурикулярию) и резервотрофную личинку (долиолярию). Большинство иглокожих потеряли резервотрофных личинок, хотя рудиментарные долиолярии известны у некоторых морских ежей и офиур. У большинства морских лилий есть только личинки долиолярии, хотя у стебельчатых морских лилий есть аурикулярии, за которыми следуют долиолярии, но обе личинки лецитотрофны. У кишечнодышащих Spengelidae и Ptychoderidae есть планктотрофные торнарии, за которыми следуют резервотрофные личинки Агассиса. Виды семейства Harrimaniidae утратили торнарий, но сохранили лецитотрофных личинок Агассица. Гигантские планктотрофные личинки были обнаружены как у иглокожих, так и у полухордовых. Глубоководная голотурия Protankyra brychia имеет гигантскую личинку, известную под названием Auricularia nudibranchiata. Возможно, что гигантская торнария, известная под названием Planctosphaera pelagica, является личинкой какого-то вида глубоководных кишечнодышащих.

Рассеянный склероз (РС) входит в число наиболее распространенных неврологических заболеваний. Количество страдающих от РС постоянно растет во всем мире. Заболевание в отсутствие лечения приводит к инвалидизации наиболее трудоспособной части населения молодого возраста, а в последние годы стало все чаще диагносцироваться и у пожилых пациентов. Вторая часть нашего обзора посвящена перспективам методов терапии РС, находящихся в стадии разработки. В качестве мишеней при лечении РС рассмотрены митохондрии с использованием митоходриально-направленных антиоксидантов, нейтрофилы, а также затронутые патологией клетки иммунитета и другие специализированные клетки, перепрограммировать и заместить которые на здоровые можно при помощи стволовых клеток, незрелые олигодендроциты, ускоренно созревающие и вызывающие ремиелинизацию аксонов при воздействии антигистаминного препарата. Гельминтотерапия, сопровождающаяся смещением состава микробиоты больных РС и выделением антиоксидантов в ткани человека и модельных животных, может приводить к иммуномодуляции и снижению окислительного стресса, обеспечивая значительное ослабление заболевания. Обсуждаются подходы к лечению пожилых больных РС.

В классическом представлении о механизмах развития аллергического воспаления ведущая роль отводится клеткам Th2 и их цитокинам. В настоящее время эта концепция подвергается переосмыслению, поскольку в ряде случаев воздействие на компоненты иммунного ответа второго типа не позволяет устранить аллергические симптомы. В то же время получены экспериментальные доказательства вовлечения в развитие аллергических заболеваний дыхательных путей, таких как бронхиальная астма и аллергический ринит, популяций лимфоцитов Th1 и Th17. Компоненты иммунного ответа первого типа, в частности IFN-γ, способствуют как противовоспалительным, так и провоспалительным процессам, регулируя степень выраженности иммунного ответа дыхательных путей на действие аллергена. Суммарный эффект, по всей вероятности, заключается в сдерживании его прогрессирования за счет подавления иммунного ответа второго типа. Компоненты иммунного ответа 17-го типа активируют широкий спектр эффекторных клеток, поддерживающих воспаление. Цитокины семейства IL-17 (IL-17A и IL-17F) стимулируют в эпителиальных клетках дыхательных путей синтез провоспалительных цитокинов и хемокинов, которые рекрутируют и активируют нейтрофилы. Полагают, что аналогичные механизмы обуславливают вовлечение Th17 в развитие аллергического воспаления дыхательных путей.

Исследования выполнены на растениях двойного мутанта резуховидки (Arabidopsis thaliana) parg1 exa1, характеризующегося смертью клеток по краю листовой пластинки, активацией экспрессии генов иммунных рецепторов, генов PR-белков и генов гиперчувствительного ответа, что является признаком аутоиммунитета. В то же время, в отличие от других мутантов c проявлением аутоиммунитета, мутант parg1 exa1 демонстрировал приобретение клетками листа плюрипотентности и способность к регенерации нового края листа. В связи с необычным фенотипом в данной работе проведен углубленный анализ транскриптома молодых листьев мутанта и растений дикого типа. У мутанта обнаружено повышение уровня экспрессии всех основных компонентов иммунного ответа, включая гены Са2+-проводящих каналов, НАДФН-оксидаз, генов синтеза салициловой кислоты, жасмоновой кислоты и многие другие. Полученные данные свидетельствуют о том, что гены PARG1 и EXA1, контролирующие уровень поли(АДФ-рибозилирования) и процесс нонсенс-опосредованной деградации РНК соответственно, являются важными регуляторами иммунного ответа. Их функция необходима для предотвращения чрезмерной активации защитных систем в растениях.

Апельсин (Citrus sinensis) и мандарин (C. reticulata) являются экономически важными сельскохозяйственными растениями, которые выращиваются во многих странах мира, в том числе и на юге России. В связи с этим широко проводятся их генетические исследования, включающие как секвенирование отдельных локусов, так и полногеномное секвенирование. Одними из важнейших локусов генома являются массивы генов 5S рибосомной РНК, которые представляют собой тандемные повторы. Их мономеры состоят из консервативной кодирующей 120-нуклеотидной части и нетраскрибируемого спейсера (NTS), который часто имеет различную длину и последовательность у разных видов. В данной работе были секвенированы и изучены 8 NTS апельсина (сорт Гамлин) и 16 NTS мандарина (мандарин иволистный – 3, сорт Карликовый Уншиу – 8, Тиахара – 4 и Уншиу – 1). Полученные NTS имели различную длину и были разделены на два класса – NTS_218 (длиной 217–221 п.о.) и NTS_381 (длиной 381 п.о.). Была изучена внутренняя структура NTS обоих классов и распределение характерных для NTS ДНК-мотивов. Полученные результаты расширяют теоретическое понимание природы NTS и знание о строении NTS у близкородственных видов. Они могут быть использованы при анализе гибридов и сортов цитрусовых, выведенных с участием апельсина и мандарина.

Разработка лекарственных препаратов включает в себя оценку действия новых соединений на культуры клеток. Для некоторых соединений при такой оценке предполагается дополнительное воздействие на клетки, например, освещение. Целью настоящей работы является создание установки для равномерного облучения клеточных культур в планшетах и определения эффективности новых фотосенсибилизаторов (Фс). Разработанная схема установки позволяет равномерно освещать 96-луночный планшет с облученностью до 76 мВт/см2, при этом значения температуры не превышают 43°C, что позволяет использовать ее для активации Фс. Для апробации рабочих режимов установки в качестве модельного объекта использовали цинковый фталоцианин с холиниловыми заместителями (холосенс) и клеточные культуры HEK-293 или A431. Были определены зависимости выживаемости клеток от времени облучения и концентрации Фс, а также получены изображения флуоресценции химической ловушки активных форм кислорода в клетках, испытывающих окислительный стресс вследствие фотодинамического эффекта Фс. Полученные результаты свидетельствуют о более чем двукратном различии выживаемости между клетками в экспериментальных и контрольных лунках, а также о равномерном освещении всех лунок планшета.

Системное хроническое воспаление (СХВ) может развиться вследствие сахарного диабета, ишемической болезни сердца, атеросклероза, аутоиммунных заболеваний, почечных, печеночных, легочных патологий, онкологии и т.д. В ходе пандемии COVID-19 были получены наглядные доказательства того, что воспаление повреждает эндотелиальные клетки сосудистой стенки с последующим нарушением микроциркуляции. К настоящему времени не выяснены механизмы, приводящие к патологическим изменениям в головном мозге на фоне СХВ. В настоящей работе было исследовано, как отражается развитие системного воспаления на вазодилататорной функции церебральных артерий. Моделирование СХВ было основано на общепринятой модели лигирования и перфорации слепой кишки, которая заключается в перевязке слепой кишки под илеоцекальным клапаном и ее проколе с помощью иглы. Для характеристики полученной модели СХВ у животных фиксировали изменение массы тела и артериального давления, анализировали уровень лейкоцитов, скорость оседания эритроцитов, показатель гематокрита и степень агрегации эритроцитов в артериальной крови, количество десквамированных эндотелиальных клеток в венозной крови. Исследование плотности сосудистой сети пиальной оболочки и реактивности артерий проводили методом прижизненной визуализации микрососудистого русла. Оценивали число сосудов на единицу площади и изменение диаметра артерий под воздействием вазоактивных веществ: аминогуанидина (блокатор индуцибельной NO-синтазы) и ацетилхолина. В период с 7-х сут до 3-х мес. после начала СХВ уровень лейкоцитов в крови крыс увеличивался в 1,7–2,1 раза по сравнению с контролем. Число десквамированных эндотелиальных клеток увеличилось в 1,8 раза относительно контроля. Агрегируемость эритроцитов повысилась в среднем в 1,3 раза. Плотность сосудистой сети пиальной оболочки уменьшилась в среднем в 1,7 раза. В 1,6–3,1 раза увеличилось число констрикций пиальных артерий под воздействием аминогуанидина. В 1,8–4,9 раза снизилось число расширившихся артерий под воздействием ацетилхолина. Таким, образом, развитие СХВ в течение 3 мес. приводит к уменьшению плотности церебральной сосудистой сети и ухудшению вазомоторной функции эндотелиальных клеток мозговых артерий.

Поли(АДФ-рибоза)-полимеразы 1 и 2 (PARP1 и PARP2) играют важную роль в репарации повреждений ДНК в клетке, а их ингибирование применяется для лечения некоторых онкологических заболеваний. Ведутся активные разработки новых ингибиторов PARP и изучение механизмов их действия. В настоящей работе на примере ингибиторов талазопариба, олапариба и велипариба показано, что электрофорез в полиакриламидном геле комплексов ДНК с PARP1 и PARP2 в присутствии ингибиторов позволяет выявить их влияние на сродство ферментов к ДНК, а после добавления субстрата НАД+ – оценить эффективность ингибирования каталитической активности ферментов. Учет данных механизмов действия важен для поиска новых ингибиторов PARP1 и PARP2.

На примере субальпийских пестрокостровых лугов (ПКЛ) Северо-Западного Кавказа оценена роль функциональных признаков листа (площади, массы, удельной листовой поверхности, содержания воды) и высоты растений, а также эколого-ценотических CSR-стратегий Ф. Грайма для формирования состава сообщества и доминирования в нем растений. ПКЛ развиваются в условиях бесснежной зимы и глубокого промерзания почв, служат уникальными пастбищами для высокогорных копытных. В работе проверена гипотеза, согласно которой значения функциональных признаков и стратегий растений на ПКЛ отличны от полученных ранее значений для других высокогорных фитоценозов Кавказа в сторону большей выраженности стресс-толерантности (S) и рудеральности (R). Запасы надземной биомассы составляют 349 ± 15 г/м2. Все изученные признаки важны для отбора в состав сообщества: показатели размерных характеристик листа на ПКЛ в 10 раз ниже, чем в модельном фитоценозе. Доминированию в сообществе способствуют более мелкие сухие и жесткие листья при большей функциональной высоте особи. Средние значения вклада С:S:R-стратегий составили 26:45:29%. Высокий вклад стресс-толерантной стратегии важен как для отбора видов в сообщество, так и для доминирования в нем. Высокое функциональное богатство зафиксировано по признаку содержания воды в листе, функциональная дивергенция высока только по размерным признакам листа.

Борьба с герпесвирусными инфекциями является насущной проблемой общественного здравоохранения из-за широкой распространенности вируса простого герпеса, который вызывает целый ряд заболеваний, начиная от легких первичных поражений кожи и заканчивая тяжелым, а иногда и смертельным энцефалитом. Использование антисмысловых олигонуклеотидов (ON, oligonucleotide) для подавления репликации вируса простого герпеса является многообещающим направлением в этой области. Для доставки ON в клетки мы создали нанокомпозиты, состоящие из антисмысловых ON, иммобилизованных на наночастицах TiO2 в форме анатаза (Ans~ON). Мы исследовали противовирусную активность нескольких нанокомпозитов, содержащих ON, нацеленные на различные участки генома вируса простого герпеса 1. В работе использовались немодифицированные ON и ON с метилсульфонилфосфорамидными межнуклеотидными группами. Наиболее эффективные нанокомпозиты снижали репликацию вируса в культуре клеток на 3–3,5 порядка. Значения индекса селективности этих нанокомпозитов были оценены как 90–110 в лечебном режиме.

Апоптоз играет жизненно важную роль в поддержании баланса между пролиферацией клеток и их гибелью. Аберрантное метилирование промоторных регионов генов, регулирующих клеточную гибель, может влиять на их транскрипционную активность и, как следствие, на реализацию апоптоза. Дефекты в реализации апоптотического пути приводят к развитию различных заболеваний, в том числе онкологических. Целью настоящего исследования был анализ влияния метилирования CpG-динуклеотидов в промоторных областях генов BCL2, BAX, TP53 и MDM2 на интенсивность клеточной гибели лимфоцитов периферической крови (ЛПК) у лиц, подвергшихся хроническому низкоинтенсивному радиационному воздействию. Всего было обследовано 279 жителей прибрежных сел реки Течи (Южный Урал). Из них 145 человек подверглись хроническому низкоинтенсивному радиационному воздействию в результате сбросов радиоактивных отходов производственным объединением «Маяк» в реку Теча в период с 1949 по 1956 гг. (средняя накопленная доза облучения красного костного мозга обследованных лиц составила 734 ± 49,40 мГр). Анализ метилирования промоторных регионов генов MDM2, TP53, BAX и BCL2 проводился методом метилспецифической полимеразной цепной реакции в реальном времени. Исследование апоптотической гибели ЛПК проводилось методом проточной цитометрии. Было установлено, что в отдаленном периоде после начала хронического радиационного воздействия в группе облученных людей наблюдались статистически значимые различия в распределении обследованных людей по уровню метилирования CpG-динуклеотидов в промоторных регионах генов BCL2 и TP53 по сравнению с необлученными людьми. При оценке влияния метилирования на интенсивность клеточной гибели как в объединенной группе, так в группе облученных лиц регистрируется повышение частоты ЛПК на ранней и поздней стадии апоптоза в группах с гипометилированными участками промотора гена MDM2.

В работе представлены данные о содержании, составе, а также межгодовой и сезонной динамике фотосинтетических пигментов в Нижнекальмиусском и Старобешевском водохранилищах реки Кальмиус Донецкой Народной Республики. Среднее содержание хлорофилла а по водохранилищам составляло от 54,24 ± 1,4 до 106,47 ± 1,5 мкг/л. Нижнекальмиусское водохранилище характеризовалось более высокими значениями концентрации фотосинтетических пигментов при меньшем биоразнообразии фитопланктона. Наличие постоянной доминантной группы и повышенных концентраций биогенных элементов характеризует экосистему водохранилища как нестабильную. Высокие значения концентрации хлорофилла а определяются летним «цветением» цианобактерий. Рост абсолютного и относительного числа цианобактерий свидетельствует о переходе к эвтрофному типу водоема. Старобешевское водохранилище характеризовалось широкой вариабельностью значений хлорофилла а при отсутствии однопикового характера развития фитопланктона. Межгодовые изменения хлорофилла а косвенно зависят от температурного фактора и в большей степени – от варьирования концентраций и биогенных элементов. Ежегодное увеличение температуры приводит к удлинению периода максимальных концентраций хлорофилла а. В целом экосистема Старобешевского и Нижнекальмиусского водохранилища справляется с антропогенным воздействием.

Мареннин и мареннин-подобные пигменты, продуцируемые некоторыми представителями диатомовых водорослей рода Haslea, представляют собой уникальные водорастворимые соединения, обладающие рядом ценных свойств. Химическая структура пигментов этой группы до сих пор не раскрыта. Данные о физико-химических характеристиках мареннина получены преимущественно для одного вида – H. ostrearia. За последние полтора десятилетия описаны четыре новых мареннин-продуцирующих вида, что открывает перспективу изучения биоразнообразия рода Haslea и соответственно разнообразия мареннинов. Мареннин-продуцирующие представители диатомовых рода Haslea накапливают пигмент в апикальных концах клеток, а также выделяют его во внешнюю среду, благодаря чему она приобретает зеленовато-синий цвет. Роль мареннина в функционировании клеток диатомовых неизвестна, но можно допустить, что пигмент, не участвующий в фотосинтезе и поглощающий свет преимущественно в ультрафиолетовой, фиолетовой и красной областях, является фотопротектором. Химический состав и спектральные характеристики мареннинов, продуцируемых разными видами Haslea, слегка различаются. В то время как у некоторых видов, особенно у H. ostrearia, физико-химические свойства мареннина описаны достаточно обстоятельно, пигмент H. karadagensis – эндемика Черного моря – остается практически неисследованным. В работе представлены в сравнении характерные для заданных условий спектрофотометрические и физико-химические показатели мареннинов H. karadagensis и H. ostrearia. Определены значения кажущихся констант диссоциации и изобестических точек для мареннинов обеих диатомей.

Обсуждается проблема эффективности антиоксидантов в плане их влияния на «нормальное» старение и возрастные болезни. Подчеркивается, что в течение многих лет антиоксиданты считались самыми перспективными геропротекторами, способными замедлять старение, лечить возрастные болезни и увеличивать как среднюю, так и максимальную продолжительность жизни животных и человека. Однако, как отмечается, в последние годы ситуация начала кардинально меняться. Рассматриваются методологические аспекты этой проблемы – в частности, подчеркивается сложность корректного подбора эффективных концентраций таких препаратов в экспериментально-геронтологических исследованиях как на многоклеточных организмах, так и на клеточных культурах. Анализируются данные литературы, свидетельствующие о том, что во многих случаях антиоксиданты, к сожалению, могут быть даже вредны для организма, вызывая «парадоксальный» окислительный стресс и подавляя некоторые важные физиологические функции.