Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 90, № 4 (2025)
Статьи
Новые методы количественной оценки репарации двухцепочечных разрывов, основанные на CRISPR/Cas9<
Аннотация
В данном обзоре рассматриваются современные подходы к изучению репарации двухцепочечных разрывов ДНК (DSB) в клетках млекопитающих с использованием системы CRISPR/Cas9. Благодаря своей универсальности и эффективности эндонуклеаза Cas9 применяется во множестве генетических репортёров. Мы обсуждаем различные репортёры, основанные на флуоресценции, применяемые для мониторинга процесса восстановления. Также среди инновационных подходов на основе Cas9 особое внимание уделяется методам анализа как одиночных, так и множественных DSB, включая подходы DSB-TRIP и ddXR. Эти методы открывают новые возможности для исследования причин структурных перестроек или анализа любых геномных участков. Кроме того, в обзоре рассматривается, чем DSB, индуцированные Cas9, отличаются от DSB, создаваемых другими эндонуклеазами, и как эти особенности могут повлиять на механизмы восстановления ДНК. Понимание этих различий имеет решающее значение для планирования экспериментов, направленных на изучение репарации DSB.
Биохимия. 2025;90(4):487-508
487-508
M2-изоформа пируваткиназы PKM: фундаментальные и трансляционные аспекты в контексте молекулярной диагностики злокачественных опухолей человека
Аннотация
M2-изоформа гликолитического фермента пируваткиназы PKM (PKM2) является одним из центральных фокусов внимания современных исследований в области онкометаболизма. Она представляет собой высокоадаптивный метаболический мастер-регулятор, осуществляющий переключение между режимами генерации энергии за счёт высокоэффективной конверсии фосфоенолпирувата в пируват с образованием ATP и накопления метаболического ресурса в виде гликолитических интермедиатов, включающихся в процессы биосинтеза аминокислот, нуклеотидов и жирных кислот. Характеризующаяся высокой функциональной и регуляторной пластичностью PKM2 представляет собой идеальный инструмент для метаболической адаптации PKM2-экспрессирующих клеток, в особенности клеток злокачественных опухолей, демонстрирующих резко аномальные метаболические потребности. Молекулярные дактилограммы PKM2-зависимой метаболической адаптации, такие как гиперэкспрессия PKM2, сдвиг равновесия тетрамер/димер PKM2 в сторону последнего и его выход в циркуляцию, а также иммунный ответ против PKM2 могут служить биомаркерами широкого спектра злокачественных новообразований. Настоящий обзор посвящён анализу возможностей молекулярной дактилографии PKM2-зависимой метаболической адаптации для диагностики злокачественных опухолей человека в контексте фундаментальных аспектов биологии PKM2 и исторических и современных воззрений на процесс PKM2-зависимой метаболической адаптации.
Биохимия. 2025;90(4):509-530
509-530
Подавление экспрессии генов Il5 и Il13 синтетическими молекулами миРНК уменьшает назальную гиперреактивность и воспаление в модели аллергического ринита у мышей
Аннотация
Th2-цитокины (IL-4, IL-5 и IL-13) играют важную роль в развитии аллергии и аллергического ринита (АР), в частности IL-13 стимулирует гиперпродукцию слизи в дыхательных путях, а IL-5 привлекает эозинофилы в слизистую оболочку носа, которые усиливают воспаление и повреждение тканей. Для лечения аллергических заболеваний разрабатываются препараты на основе моноклональных антител, блокирующие действие этих цитокинов. Однако исследования с использованием препаратов, подавляющих только IL-13 (например, Tralokinumab и Lebrikizumab), не показали значительного улучшения. Учитывая, что IL-5 и IL-13 играют разные роли в развитии АР, перспективным подходом может стать одновременное подавление этих цитокинов. Новые методы регуляции активности генов, например РНК-интерференция (РНКи), открывают дополнительные перспективы в создании лекарственных препаратов. В работе описан комплекс, состоящий из молекул миРНК, подавляющий активность геновIl5и Il13, и пептида-носителя LTP. Изучен эффект комплекса на развитие аллергического воспаления в модели АР у мышей. Подавление экспрессииIl5уменьшило назальную гиперреактивность и количество бокаловидных клеток в респираторном эпителии мышей с индуцированным АР. Ингибирование генаIl13продемонстрировало более выраженное терапевтическое действие по сравнению с подавлением Il5, дополнительно способствуя уменьшению инфильтрации клеток в слизистую оболочку носовой полости. Одновременное подавление геновIl5иIl13дало результат, аналогичный ингибированию толькоIl13. Это позволяет сделать вывод о том, что IL-13 играет более значимую роль в развитии аллергического ринита по сравнению с IL-5. В итоге продемонстрирована возможность использования РНКи для антицитокиновой терапии АР. Одновременная инактивация IL-5 и IL-13 молекулами миРНК не дает преимуществ, согласно используемым в данном исследовании критериям оценки, по сравнению с инактивацией только IL-13. Однако отсутствие успеха анти-IL-13-терапии в клинической практике указывает на перспективность подхода, основанного на комбинированной блокировке IL-5 и IL-13.
Биохимия. 2025;90(4):531-549
531-549
R и S-Пируватсодержащий полисахарид клеточной стенки Rathayibacter sp. ВКМ Ac-2927
Аннотация
Химическими методами и методом спектроскопии ЯМР установлены структуры двух гликополимеров клеточной стенки штаммаRathayibacter sp. ВКМ Ac-2927 (семейство Microbacteriaceae, класс Actinomycetes), изолированного из листьев липы,поражённыхлистовым минёром. Первый полимер, рамноманнан с гетерогенной цепью,построениз регулярно чередующихся остатковα-D-рамнозыиα-D-маннозы, связанных (1→3)- и (1→2)-гликозидными связями, и содержит в минорном количестве боковые остаткиβ-D-ксилопиранозы (структура представлена в тексте). Второй полимер, ацеталированныйR- иS-пировиноградной кислотой, состоит из разветвлённых тетрасахаридных звеньев: →3)-α-D-Galp4,6-(R-Pyr)-(1→3)-β-D-Glcp-(1→6)-[β-D-Galp3,4-(S-Pyr)-(1→4)]-α-D-Manp-(1→. Структура данного полисахарида является новой для представителей Rathayibacterи прокариот в целом. Результаты настоящего исследования свидетельствуют о структурном разнообразии микробных гликополимеров и согласуются с ранее полученными данными о специфичности их состава для видов рода Rathayibacter.
Биохимия. 2025;90(4):550-558
550-558
Системы рестрикции-модификации со специфичностями GGATC, GATGC и GATGG. Часть 1. Эволюция и экология
Аннотация
В работе исследована эволюция систем рестрикции-модификации, белки которых содержат эндонуклеазный домен семейства RE_AlwI и либо две ДНК-метилтрансферазы, каждая с доменом семейства MethyltransfD12, либо одну ДНК-метилтрансферазу с двумя доменами этого семейства. Все такие системы узнают одну из трёх последовательностей ДНК, а именно GGATC, GATGC или GATGG, а эндонуклеазы рестрикции этих систем разделяются по сходству полных последовательностей на три клады, однозначно соответствующие специфичностям. ДНК-метилтрансферазные домены этих систем по сходству последовательностей делятся на две группы, причём два домена каждой системы относятся к разным группам, а в пределах каждой группы домены разделяются на три клады, соответствующие специфичности. Обнаружены признаки множественных межвидовых горизонтальных переносов систем в целом, а также свидетельства переноса генов между системами, в том числе переноса одной из ДНК-метилтрансфераз с изменением специфичности. Выявлены эволюционные связи ДНК-метилтрансфераз из таких систем с другими, в том числе одиночными, ДНК-метилтрансферазами.
Биохимия. 2025;90(4):559-570
559-570
Системы рестрикции-модификации со специфичностями GGATC, GATGC и GATGG. Часть 2. Функциональность и структурные аспекты
Аннотация
Методами биоинформатики проведено исследование структуры и функциональности белков систем рестрикции-модификации, узнающих один из следующих сайтов: GGATC/GATCC,GATGC/GCATCи GATGG/CCATC. Такие системы включают одну эндонуклеазу рестрикции и либо две раздельные ДНК-метилтрансферазы, либо одну слитную ДНК-метилтрансферазу с двумя каталитическими доменами. Для части таких систем известно, что оба аденина в пределах сайта метилируются с образованием N6-метиладенина, но неизвестна роль каждой из двух ДНК-метилтрансфераз, входящих в систему. В данной работе доказана функциональность большинства известных систем такого рода. На основании анализа структур родственных ДНК-метилтрансфераз высказаны предположения о том, какой из аденинов в пределах сайта модифицируется каждой из ДНК-метилтрансфераз системы. Описан возможный молекулярный механизм смены специфичности ДНК-метилтрансферазы с GATGG на GATGC при горизонтальном переносе её гена.
Биохимия. 2025;90(4):571-579
571-579
Сравнительный анализ хлоропластов мезофилла и обкладки растений кукурузы, подвергшихся солевому стрессу
Аннотация
Было изучено влияние солевого стресса в хлоропластах мезофилла (М) и обкладки (ОБ) растений кукурузы, подвергавшихся обработке NaCl в течение 5 дней. Содержание пигментов, флуоресценция хлорофилла при 77 К, активность фотосистем (ФС) I и II, полипептидный состав и ультраструктура тилакоидных мембран определялись в растениях, выращенных в условиях различной солёности (0, 100, 200 и 250 мМ NaCl). Обработка солью вызывала снижение флуоресценции, фотохимической активности ФСII и ФСI, а также содержания белка в тилакоидах. При высоких концентрациях соли отношение интенсивности флуоресценции на длинах волн 735 и 686 нм (F735/F686) в хлоропластах М снижалось, а в хлоропластах ОБ стимулировалось. Фотохимическая активность ФСII была снижена в обоих типах хлоропластов, в то время как статистически значимой разницы в активности ФСI по сравнению с контролем не наблюдалось. По данным анализа белкового состава тилакоидных мембран хлоропластов М и ОБ, полипептиды, принадлежащие к ядерной антенне ФСII (47 кДа и 43 кДа) и светособирающему комплексу ФСII (ССКII, 28–24 кДа), присутствовали в обоих типах мембран, но их интенсивность была слабой в тилакоидах ОБ. Синтез апобелка 68 кДа, входящего в состав ядра ФСI, в мембранах тилакоидов М был ингибирован. Заметных изменений в мембранной системе тилакоидов ОБ не наблюдалось. Солевой стресс оказал более значительное влияние на ультраструктуру хлоропластов М, чем хлоропластов ОБ, и вызвал формирование гранальной структуры в хлоропластах ОБ. Полученные результаты могут свидетельствовать о различном ответе двух типов хлоропластов на солевой стресс.
Биохимия. 2025;90(4):580-592
580-592