Небольшая группа миокардиальных клеток, формирующая естественный доминирующий пейсмекер (ритмоводитель) сердца в т.н. синоатриальном узле (САУ), обеспечивает автоматическую ритмическую работу сердца животных, включая человека, на протяжении всей жизни. Для пейсмекера сердца характерна специфическая гистологическая организация, особый паттерн экспрессии множества генов, определяющих электрофизиологический фенотип составляющих его кардиомиоцитов. Функциональное созревание пейсмекера сердца происходит в ходе всего эмбрионального периода развития, начиная с самых ранних стадий. Понимание закономерностей происхождения ритмоводителя сердца и молекулярных механизмов, контролирующих его развитие, приближает к созданию искусственных биологических пейсмекеров, осмыслению причин формирования многих сердечно-сосудистых патологий, в особенности – генетически обусловленных, связанных с дефектами развития, или приобретенных нарушений ритма сердца. Исследование эмбриогенеза САУ способствует решению проблемы репрограммирования кардиомиоцитов или соматических клеток с целью клеточной терапии при сердечно-сосудистых заболеваниях, реверсии ремоделирования миокарда. К настоящему времени достигнут значительный прогресс в понимании генетических и молекулярных путей, определяющих идентичность пейсмекерных клеток и управляющих формированием доминирующего пейсмекера сердца в ходе онтогенеза. В данном обзоре приведены сведения о ключевых группах транскрипционных факторов, молекулярных регуляторных каскадах (белков BMP, Wnt, Wt1, Slit/Robo, RhoA, подопланин, VEGF, PDGF), участвующих в (эпи)генетическом контроле развития пейсмекерных кардиомиоцитов и определении их электрофизиологического фенотипа.

Наночастицы (НЧ) относятся к опасным микрополлютантам – загрязнителям, проявляющим биотоксичность в низких (порядка нг/л) концентрациях. НЧ могут не только напрямую влиять на живые организмы, но и служить переносчиками органических и неорганических загрязнителей, а также усиливать токсическое действие других микрополлютантов. НЧ все шире применяются в промышленных и бытовых целях, что влечет за собой рост объемов их производства, выбросов НЧ в окружающую среду и связанные с этим риски для экосистем. Эти риски усиливаются из-за стойкости НЧ к биодеструкции в природных экосистемах и традиционных очистных сооружениях, а эффективные технологии удаления НЧ сложны и дороги, поэтому их повсеместное внедрение на очистных сооружениях пока невозможно. Тем не менее, несмотря на риски, связанные с НЧ, человечество не откажется от их использования в ближайшем будущем, поскольку они прочно вошли в современный технологический уклад. Биодеструкция и биосорбция НЧ с применением культур микроводорослей и водорослево-бактериальных консорциумов считаются перспективными подходами с точки зрения безопасности для окружающей среды и сохранения природных ресурсов. Развитию этого подхода препятствует фрагментарность сведений о действии НЧ на клетки микроводорослей и микробные сообщества. Настоящий обзор – попытка заполнить этот пробел, по крайней мере, частично. В обзоре рассматриваются распространенные типы промышленных НЧ на основе металлов и их оксидов, а также углеродные наноматериалы. Обсуждаются пути их поступления в водную среду, токсичность для живых организмов, накопление и пути трансформации в клетках, синергетические эффекты НЧ, тяжелых металлов и антибиотиков, а также способы биоудаления НЧ и наноматериалов из водных экосистем с помощью микроводорослей.

Контролируемый доступ к ДНК в составе хроматина, необходимый для экспрессии генов, обеспечивается регуляторными факторами – такими, как белковый комплекс FACT. Как установлено ранее, дрожжевой FACT (yFACT) в присутствии белка Nhp6 осуществляет АТФ-независимое обратимое разворачивание нуклеосом, механизм которого требует детального изучения. В настоящей работе с целью изучения механизма разворачивания нуклеосом исследовано, достаточно ли одной молекулы Nhp6 для раскручивания нуклеосомной ДНК фактором yFACT или реорганизация структуры нуклеосомы требует совместного действия yFACT и нескольких молекул Nhp6. Исследования, проведенные методом электрофореза в нативных условиях, показали, что yFACT может связывать не менее трех молекул Nhp6. С помощью микроскопии одиночных частиц на основе Ферстеровского резонансного переноса энергии установлено, что при увеличении соотношения yFACT:Nhp6 с 1:10 до 1:1 при постоянной концентрации Nhp6 способность yFACT разворачивать нуклеосомы не повышается, а снижается. Следовательно, для разворачивания нуклеосом необходимо связывание более одной молекулы Nhp6 в комплексе нуклеосома:yFACT:Nhp6. Полученные данные уточняют существующие представления о реорганизации структуры нуклеосом фактором yFACT.

Малые регуляторные молекулы, такие как индол и полиамины, вовлечены в регуляцию разнообразных процессов у бактерий, в том числе в защитный ответ на действие антибиотиков. Известно, что малые регуляторные молекулы могут оказывать влияние друг на друга, но информации о взаимовлиянии индола и полиаминов в литературе нет. В данной работе мы показали, что присутствие в среде культивирования микромолярных концентраций индола приводило к снижению чувствительности Escherichia coli к фторхинолоновым, бета-лактамным и аминогликозидным антибиотикам. Снижение чувствительности к антибактериальным препаратам штамма E. coli, способного к синтезу биогенных полиаминов, было более заметным, чем у дефицитного по путресцину и спермидину штамма. Экзогенный индол увеличивал внутриклеточное содержание путресцина и спремидина в 2 и 2,5 раза соответственно и не оказывал влияния на содержание кадаверина. Присутствие в среде полиаминов путресцина, кадаверина и спермидина, синтезируемых бактериями, не влияло на количество индола, продуцируемого E. coli. Добавка спермина, который синтезируется преимущественно эукариотами, увеличивала содержание индола в среде (не более чем на 20%). Полученные данные свидетельствуют о том, что индол снижает чувствительность E. coli к антибиотикам разных групп, обладающим различны- ми механизмами действия. Одним из механизмов влияния индола на чувствительность бактерий к антимикробным препаратам является стимуляции накопления в клетках биогенных полиаминов путресцина и спермидина.

В окружающей среде постоянно увеличивается количество частиц микропластика в результате распада пластиковых отходов, сжигание которых сопряжено с воздушными выбросами и концентрированием токсичных продуктов горения в зольных остатках. Изучению влияния микрочастиц пластика на живые объекты посвящено много работ, однако в литературе отсутствуют данные о его длительном токсическом действии, а также о действии продуктов сжигания пластика на фитопланктон. В настоящей работе исследовали влияние разных видов микрочастиц пластика и его золы на структурные и функциональные показатели роста культуры зеленой микроводоросли Scenedesmus quadricauda в длительных экспериментах продолжительностью 21 сут. Развитие вида изучали при добавлении в культуральную среду в концентрации 3 мг/л пяти образцов микрочастиц пластика полученных из пластика, отобранного на супралиторали Баренцева моря, и одного интактного образца, а также золы в концентрациях 0,01, 0,1, 1, 10, 100 и 1000 мг/л. По показателю изменения численности клеток S. quadricauda получили следующий ряд токсичности в порядке ее убывания: PU (монтажная пена) > HDPE (полиэтилен низкого давления, белый) > HDPE (полиэтилен низкого давления, красный) > EPS (пенополистирол) > EPS (пенополистерол, интактный) > PP (полипропилен, канат). По показателю эффективности фотосинтеза (максимального квантового выхода фотосинтеза (FV/FM)) монтажная пена оказалась нетоксичной, а другие образцы оказывали слабое токсическое действие. Влияние микрочастиц пластика на культуру вызывало мозаичную ответную реакцию, оцениваемую по разным показателям состояния тест-объекта: сильное угнетение роста культуры (при добавлении монтажной пены) может сопровождаться значительным повышением содержания ТБК-активных продуктов (продуктов взаимодействия конечных продуктов перекисного окисления липидов с 2-тиобарбитуровой кислотой) в клетках, при этом величина эффективности фотосинтеза не меняется. Токсичность зольного остатка, полученного при сжигании смеси разных видов пластика, была значительно выше токсичности исследованных образцов микрочастиц пластика, и выявлена по показателю изменения численности клеток только при концентрации 1000 мг/л, по показателю эффективности фотосинтеза – при 0,01 мг/л, а по изменению количества ТБК-активных продуктов в клетках водоросли – при 0,1 мг/л и выше.

2,6-дихлорофенолиндофенол (ДХФИФ) – редокс-индикатор, широко используемый для исследования реакций переноса электрона в биологических системах, в том числе в процессе фотосинтеза. При восстановлении ДХФИФ, поглощающий свет в видимой области, обесцвечивается. ДХФИФ существует в растворе в двух формах – «розовой» и «синей», которые переходят друг в друга при протонировании/депротонировании. Нами исследована рН-зависимость скорости восстановления ДХФИФ фотосистемой 2 (ФС2) при двух длинах волн – 522 нм (изобестическая точка ДХФИФ) и 600 нм (вблизи максимума поглощения депротонированной «синей» формы). Показано, что при изменении рН среды измерения на длине волны 600 нм требуют внесения поправок, связанных с изменением соотношения «синей» и «розовой» форм акцептора, а также использования для расчета скорости восстановления ДХФИФ параметра рК этого акцептора, значения которого варьируют в различных источниках. Измерения в изобестической точке (522 нм) позволяют избежать этих сложностей. Также нами установлено, что максимум на рН-зависимости скорости восстановления ДХФИФ ФС2 сдвинут примерно на одну единицу в кислую область относительно максимума рН-зависимости скорости восстановления акцепторной пары 2,6-дихлоро-п-бензохинон – феррицианид калия. Этот сдвиг может быть связан с меньшей доступностью QB-сайта на акцепторной стороне ФС2 для заряженной депротонированной формы ДХФИФ по сравнению с незаряженной протонированной формой.

Универсальные стрессовые белки (Universal Stress Proteins, USP) являются потенциальными участниками процессов, контролирующих морфогенез растений, в которых важная роль отводится фитогормонам. В данном исследовании был выполнен поиск генов USP Arabidopsis thaliana, изменяющих свою экспрессию в ответ на действие фитогормонов. Выявлены 15 генов USP, экспрессия которых дифференциально регулируется двумя и более фитогормонами. Причем, накопление транскриптов у большинства из исследованных генов наблюдали при действии гормонов, участвующих в формировании устойчивости растений к стрессу – абсцизовой кислоты, этилена и метилжасмоната. В то же время ауксины и гиббереллины – гормоны, регулирующие рост растений, – подавляли экспрессию изученных генов USP. Полученные результаты выявили потенциальные гены USP, чья функциональная активность напрямую или опосредовано может быть связана с фитогормон-зависимыми процессами, обеспечивающими жизнедеятельность растений в нормальных и стрессовых условиях.

Фибробласты дермы являются неоднородной популяцией – среди них выделяют несколько субпопуляций, отличающихся происхождением, анатомической региональной специфичностью и расположением в толще дермы. Мы исследовали некоторые фенотипические и функциональные особенности фибробластов папиллярного и ретикулярного слоев дермы кожи человека. Выявлено, что эффективность выделения популяции ретикулярных фибробластов из первичной культуры увеличивается при снижении уровня кислорода до 5%. Морфометрический анализ культивированных фибробластов изученных популяций, сравнение силы и скорости контракции коллагенового геля и данные об уровнях экспрессии CD90 и CD73, полученные методами проточной цитофлуориметрии, показали существенные различия фибробластов папиллярного и ретикулярного слоев дермы человека височной области.

Оценка безопасности генетически модифицированных растений для почвенного микробного сообщества и окружающей среды в целом – одна из серьезных проблем сегодняшнего дня в связи с постоянно увеличивающимся разнообразием генов, вовлекаемых в конструирование генотипов сельскохозяйственных культур, устойчивых к эдафическим стрессам. В качестве модели в работе использовали растения табака (Nicotiana tabacum L.) с геном холиноксидазы (codA) из Arthrobacter globiformis, отвечающим за синтез ГБ – совместимого осмолита, способствующего стабилизации клеток при солевом стрессе. Растения исходного сорта Самсун и трансгенной линии СodА 38 выращивали в горшечной культуре на обычном почвенном фоне и в условиях солевого стресса, вызванного 150 мМ NaCl. Сравнивали численность, разнообразие и структуру комплексов актиномицетов на родовом и видовом (род Streptomyces) уровне, используя непараметрический ранговый метод статистического анализа. Полученные данные свидетельствуют об отсутствии значимых (p=0,95) изменений в численности и таксономической структуре актинобиоты, распространении стрептомицетов-антагонистов фитопатогенных грибов и бактерий, стрептомицетов-целлюлозолитиков в ризосфере растений-трансформантов с усиленной генно-инженерным путем устойчивостью к солевому стрессу. Сделано заключение о необходимости продолжения исследований специфических ответов со стороны почвенных и ризосферных микроорганизмов на различные категории генетически модифицированных растений.

Излагается взгляд автора на современное состояние геронтологических исследований. Он полагает, что получивший в настоящее время широкое распространение отход от принципов классической геронтологии, сформулированных еще в XX в., отразился на работах в области биологии старения (как теоретических, так и экспериментальных) далеко не лучшим образом. Пренебрежение фундаментальными принципами геронтологических исследований привело к тому, что в большинстве работ классическое определение старения как совокупности возрастных изменений практически здоровых индивидов, приводящих к увеличению вероятности смерти, игнорируется. Акцент делается на оценке средней и максимальной продолжительности жизни изучаемых организмов, даже если они являются нестареющими. Продление времени жизни таких объектов не может считаться модификацией скорости их старения. Подчеркивается, что особое внимание сейчас уделяется молекулярным возрастным изменениям, которые некоторые геронтологи и считают старением, хотя это всего лишь его возможный механизм или следствие. Однако геропротекторы очень часто изучают как раз, оценивая модификацию скорости таких возрастных изменений. В то же время, как справедливо считает классическая геронтология, принципов которой автор призывает придерживаться, без снятия кривых выживания контрольной и опытной когорты невозможно сделать корректный вывод о том, является ли изучаемое соединение геропротектором. При этом очень важен подход к формированию таких когорт, включающий оценку минимального необходимого количества организмов в них, а также «качества» их здоровья. Рассматриваются две геронтологические статьи, опубликованные в самых высокорейтинговых научных журналах и потому привлекшие большое внимание соответствующих специалистов. Это выразилось, в том числе, и в высокой цитируемости данных работ, хотя выполнены они были со значительными нарушениями принципов классической геронтологии, которые впоследствии были выявлены другими исследователями. Подчеркивается также, что в настоящее время рейтинг научного журнала для многих читателей-геронтологов стал гораздо более важным, чем корректность излагаемых в статье результатов и идей. Приводится список методологических проблем, которые, по мнению автора, не только осложняют ситуацию с современными геронтологическими исследованиями, но и делают практически недостижимыми ощутимые успехи в данной области.

Исследовано воздействие низкотемпературной плазмы, генерируемой плазмотроном в инертном газе (аргон, гелий) и в смеси инертного газа и воздуха, на культуру клеток Paramecium caudatum. Обнаружено влияние состава плазмы на уровень кислотности водной среды и характер гибели клеток. Полученные результаты обсуждаются с учетом образуемых под действием плазменной струи активных радикалов, а также отложенной реакции клеток на плазменное воздействие.

Аскорбат натрия является сильным восстановителем и способен вступать в неферментативные реакции с активными формами кислорода. Настоящая работа была посвящена скринингу штаммов молочнокислых бактерий (МКБ) из коллекции кафедры микробиологии (биологический факультет, МГУ имени М.В. Ломоносова) и отбору наиболее перспективных штаммов, относящихся к родам Lactobacillus и Lactococcus. Исследовали 16 новых штаммов МКБ на предмет возможного ингибирования их клетками автоокисления аскорбата. Наибольший ингибирующий эффект вызвали следующие штаммы: Lactobacillus plantarum КМ МГУ 161 (42,9%), Lactobacillus plantarum КМ МГУ 520 (36,6%), Lactobacillus plantarum КМ МГУ 508 (33%) и Lactobacillus paracasei КМ МГУ 527 (38,1%). Практически не оказали влияния на автоокисление аскорбата штаммы Lactobacillus acidophilus КМ МГУ 146, Lactobacillus plantarum КМ МГУ 162, Lacticaseibacillus rhamnosus КМ МГУ 529, Lactobacillus paracasei КМ МГУ 544, Lactobacillus caucasicus КМ МГУ 155, Lactococcus lactis ssp. lactis КМ МГУ 170. Данные штаммы сравнили со штаммами из других коллекций. В частности, большинство штаммов Lactobacillus plantarum, а также Lactobacillus brevis КМ МГУ 535 (20,7%) из коллекции кафедры микробиологии МГУ имени М.В. Ломоносова продемонстрировали более высокую эффективность ингибирования автоокисления аскорбата по сравнению со штаммами лактобацилл из коллекций ATCC и DSMZ. Показано, что данный метод можно использовать в качестве экспресстеста для выявления общей способности клеток молочнокислых бактерий к противостоянию активным формам кислорода и оценки их антиоксидантного статуса. Таким образом, способность к ингибированию автоокисления аскорбата возможно применять в качестве одного из факторов отбора перспективных пробиотических штаммов МКБ.