Светящиеся бактерии помогли найти в морях Лаптевых, Баренцевом и Карском токсины, провоцирующие рак
Коллектив российских ученых в экспедиционных условиях провел испытания lux-биосенсоров. С их помощью они исследовали грунт и ткани донных обитателей северных морей: Баренцева, Карского и Лаптевых. Ученые обнаружили на дне этих морей канцерогены, провоцирующие рак. Результаты работы будут полезны для изучения закономерностей аккумуляции токсичных веществ в донных отложениях.
Донные отложения представляют собой рыхлый органоминеральный слой на дне водоема. В их состав входят обломки горных пород, останки обитателей водной среды и осадки, выпавшие вследствие химических реакций, инициированных природными явлениями либо деятельностью человека. Донные отложения — своего рода хранилище, по содержимому которого можно судить о текущих изменениях состояния водоема и вероятных в будущем. Результаты анализов донных отложений на токсичные соединения являются важными прогностическими показателями.
Для изучения грунта северных морей: Баренцева, Карского, Лаптевых — и населяющих его организмов, то есть бентоса, сотрудники шести ведущих научных организаций России отправились в экспедицию. Ученые производили пробоотбор на глубине от 35 до 300 метров с помощью дночерпателя «Океан-0,25» объемом 100 литров и площадью 0,25 м2, спуск и подъем которого осуществляли лебедкой. Полученные пробы состояли из обводненного ила с включениями песка и представителей бентоса. При обнаружении донных обитателей ученые отделяли их от других компонентов пробы путем промывания. Материал проб измельчали и центрифугировали. По результатам анализа супернатанта — жидкости, выделившейся над осадком, — ученые оценивали содержание вредных веществ в грунте и тканях членистоногих.
Рисунок 1. Коэффициент индукции люминесценции биосенсора на основе сенной палочки (лат. Bacillus subtilis) при взаимодействии с супернатантом донных отложений. Номера станций и их координаты (северная широта, восточная долгота): 5 (70,53959°, 58,22493°) 23 (73,35283°, 59,64791°); 29 (75,80513°, 69,9099°); 31 (76,0552°, 73,97658°) / ©
Volkov G.V. et al, Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology
Для обнаружения токсикантов ученые использовали lux-биосенсоры. Составляющими биосенсора являются чувствительный элемент или биорецептор, преобразователь сигналов и микроэлектронный блок. В данной работе биорецепторами выступали модифицированные бактериальные клетки, которые испускали свечение в ответ на действие раздражителя либо токсиканта. Измерение интенсивности светового сигнала и его представление в цифровой форме осуществлялось высокочувствительным люминометром «Биотокс-7BM» отечественного производства.
Методами генной инженерии ученые интегрировали lux-гены в ДНК грамположительных и грамотрицательных бактерий: сенной палочки (лат. Bacillus subtilis) и кишечной палочки (лат. Escherichia coli) соответственно. Благодаря этому штаммы стали способными люминесцировать, то есть испускать кванты сине-зеленого света с длиной волны около 490 нм. Lux-гены сшиты с промоторами — участками молекулы ДНК, выполняющими функцию регуляторных элементов. Они отвечают за проявление lux-генов следующим образом: конкретное вещество или стрессовый фактор, действуя на бактериальные клетки, вызывает активацию промотора, что, в свою очередь, усиливает свечение клеток. Использование грамположительных и грамотрицательных бактерий комплексно оправдано, так как проницаемость их клеточных стенок разная, соответственно, влияние токсикантов на них тоже будет отличаться.
«Ранее никто не исследовал возможность обнаружения токсичных соединений в морских донных отложениях с помощью lux-биосенсоров, — сообщил Илья Манухов, заведующий лабораторией молекулярной генетики МФТИ. — Мы продемонстрировали их успешную применимость».
Ученые использовали биосенсоры, детектирующие окислительный стресс, автоиндукторы и повреждения ДНК, в том числе ее алкилирование. Следует пояснить, что под окислительным стрессом понимают разрушительное воздействие свободных радикалов на клетки. Алкилирующими называют соединения, которые вызывают введение в органические молекулы алкильной группы. Автоиндукторы — это сигнальные молекулы системы Quorum sensing, именуемой также «чувством кворума», благодаря которому бактерии могут общаться между собой.
Рисунок 2. Коэффициент индукции люминесценции биосенсора на основе сенной палочки (лат. Bacillus subtilis) при взаимодействии с жидкой фракцией тканей донных беспозвоночных. Номера станций и их координаты (северная широта, восточная долгота): 3 (70,37155°, 58,01313°); 59 (79,92821°, 78,51835°); 64 (80,25011°, 83,99403°); 102 (77,36283°, 98,07886667°); 107 (70,62193°, 58,29235°); 113 (77,80872°, 107,5658833°) / © Volkov G.V. et al, Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology
За время экспедиции на четырех станциях был отобран морской грунт и проанализирована его жидкая фракция. В пробах обнаружены алкилирющие агенты (Рисунок 1). Необходимо подчеркнуть, что эти вещества обладают мутагенным и канцерогенным потенциалом, иными словами, могут вызывать у живых существ мутации и онкологические заболевания. В связи с этим обнаружение указанных соединений и оценка их накопления в водоемах — важный экологический показатель. Ученые установили, что самое высокое содержание алкилирующих веществ в грунте со станции № 5.
«Мы заметили, что алкилирующая активность проб морского грунта связана с концентрацией азота, — пояснил Илья Манухов. — Однако для подтверждения найденной зависимости требуется больше опытных данных».
На других шести станциях научная группа изучала ткани морских обитателей в донных отложениях. Анализ показал, что в этих пробах, как и в супернатанте, тоже присутствуют алкилирующие вещества (Рисунок 2). В тканях морского таракана и морского паука, обнаруженных в пробах со станций № 107 и 113, соответственно, алкилирующий потенциал почти в два раза больше, чем у гаммарусов — ракообразных. Данный факт указывает на прямую зависимость между продолжительностью жизни донных членистоногих и их способностью аккумулировать токсичные соединения.
Дальнейшая работа в этом направлении позволит ученым расширить сферу применения lux-биосенсоров в экологических исследованиях и при изучении токсических свойств впервые синтезированных соединений. В частности, в следующих экспедициях будут изучены закономерности накопления токсичных соединений в морских грунтах и организмах донных обитателей.
Работа выполнена при поддержке гранта РНФ. Исследование опубликовано в журнале Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology.
Telegram 
Дзен 
VK Шведские и испанские биологи выяснили, что жизненный цикл красношейных козодоев строго подчиняется фазам Луны. В полнолуние эти ночные птицы активно охотятся и набирают вес, а в темные ночи новолуния сталкиваются с дефицитом энергии и впадают в легкое оцепенение. Колебания освещенности управляют не только ежедневным метаболизмом птиц, но и датами сезонных миграций и размножения.
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ и Харбинского инженерного университета (Китай) раскрыли причину необычного поведения света внутри оптических микрополостей. Такие полости можно рассматривать как «лаборатории» для создания сильной связи между светом и веществом. Работа раскрывает потенциал этих полостей как полноценного инструмента для поляритонной физики.
Испанские археологи раскопали в Пиренеях пещеру на высоте 2235 метров, которая служила индустриальной базой древним людям. Более пяти тысяч лет назад они регулярно поднимались в альпийскую зону, чтобы перерабатывать медный минерал в десятках костровых ям. Находка означает, что высокогорье было не просто транзитным маршрутом, а важным центром добычи ресурсов в доисторической Европе.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно