Обзор: "НАУКА и ОБЩЕСТВО 2024". НАУКА. 5

В первом обзоре апреля читайте: ученые открыли гены узорчатости древесины карельской березы; белок гаприн на основе природного газа теперь будет стандартизирован;  Белок, содержащийся в поте, может защитить людей от болезни Лайма; РНК могут сохраняться в клетках на протяжении всей жизни организма.

Ученые открыли гены узорчатости древесины карельской березы

Ученые совершили знаковое для изучения карельской березы открытие: обнаружен участок генома, отвечающий за проявление ее главного признака – узорчатости древесины. Это позволит выявлять карельскую березу на самых ранних стадиях развития, что важно для создания плантаций. Сегодня на практике отличить ее от других сородичей можно лишь на 8–15 год – именно в этом возрасте начинает проявляться знаменитый «мраморный» рисунок. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports издательства группы Nature.

Коллектив ученых из Петрозаводска и Санкт-Петербурга провел молекулярно-генетический анализ 192 деревьев карельской березы. В результате исследователям впервые удалось обнаружить генетический локус – участок ДНК, на котором располагаются гены, ответственные за появление узорчатости древесины. Это открытие имеет большое значение как для фундаментальной науки, так и практического применения.

Результат исследования проливает свет на одну из главных загадок в изучении карельской березы: по какой причине формируется знаменитый «мраморный» рисунок. В течение почти ста лет ученые строили различные гипотезы, в том числе о влиянии внешних факторов – вирусов, погодных условий, или внутренних – генетических. Главный научный сотрудник Института леса КарНЦ РАН, доктор биологических наук Лидия Ветчинникова – сторонник генетической природы формирования узорчатой древесины у карельской березы и один из авторов эколого-генетической гипотезы ее происхождения. В XX веке многие ученые приводили экспериментальные доказательства того, что узорчатая древесина передается по наследству, однако требовалось проведение исследований на молекулярном уровне, но технических возможностей тогда не было.

«Сейчас, когда появилось оборудование нового поколения с высокой разрешающей способностью, удалось провести такое исследование. Удачной оказалась десятая хромосома: на ней обнаружен участок, который может служить ДНК-маркером узорчатости. То есть мы с высокой точностью предполагаем, что в этой зоне располагаются гены, отвечающие за узорчатую текстуру древесины», – рассказала Лидия Ветчинникова.

https://www.rscf.ru/news/agriculture/uchenye-otkryli-geny-uzorchatosti-drevesiny-karelskoy-berezy/ 

Белок гаприн на основе природного газа теперь будет стандартизирован

Гаприн — биомасса бактерий, растущих на природном газе, — является ценной высокобелковой кормовой добавкой, прежде всего, для аквакультуры. Он питательный, легко усваивается и полностью безопасен (нетоксичен).

Технология производства гаприна перспективна и была известна еще с середины прошлого века. Сейчас же она активно развивается и совершенствуется. До сих пор в нашей стране производство гаприна регламентировалось лишь техническими условиями, а вот национального государственного стандарта не было. С 1 апреля 2024 года в России вводится новый ГОСТ, который стандартизирует требования к кормовой белковой добавке на основе метанокисляющих бактерий.

Гаприном называют биомассу бактерий, растущих на метане. Белковый концентрат получают путём переработки природного газа метанотрофными бактериями. У гаприна немало преимуществ перед другими источниками белка. До 75% биомассы метанокисляющих микроорганизмов составляет чистый белок (для сравнения: в рыбной муке — до 65% белка, в сое — до 43%). Метанотрофные бактерии в подходящих условиях активно перерабатывают природный газ, очень быстро размножаются и наращивают свою биомассу, богатую ценным белком. Для примера: чтобы вырастить сою нужно около полугода, столько же приблизительно времени нужно для того, чтобы вырастить свинью, для рыбы — полгода-год, для птицы — около 40 дней, а вот биомасса удваивается каждые четыре часа.

Гаприн относится к микробиологическим кормовым белкам, применяемым в животноводстве. По своему аминокислотному составу он практически полностью совпадает с животными белками, а по содержанию ряда незаменимых аминокислот превосходит белки растительного происхождения, прежде всего соевый. По своему профилю гаприн сильно приближен к высококачественной рыбной муке, которая в Россию в основном импортируется.

Использование метана для получения белка одноклеточных имеет ряд преимуществ: возможность использования попутного газа, который зачастую просто сжигается на месторождениях, большие запасы в стране природного газа, его транспортабельность, возможность получения готового продукта без дополнительной очистки от субстрата.
На данный момент технология получения микробного белка из метана совершенствуется и многие компании (отечественные и зарубежные) уже пробуют внедрить свои разработки в производство. В России на данный момент есть опытно-промышленные установки по производству биотехнологического кормового белка.

Внедряя в производство и масштабируя технологию получения гаприна, можно обеспечить страну высококачественными протеинами, которые будут служить основой для комбикормов. Потребности рынка в белковых добавках сегодня огромны. Global Market Insights оценивает объём продаж на этом рынке в 2019 году в 150 млрд долларов. Сектор продолжает расти примерно на 6% в год.

https://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=493388e9-4c93-46d3-b0e6-000a3dd171f0#content

Белок, содержащийся в поте, может защитить людей от болезни Лайма

Белок, содержащийся в человеческом поте, может обеспечить некоторую защиту от Borrelia burgdorferi, бактерии, передающейся клещами и вызывающей болезнь Лайма, сообщают исследователи в Nature Communications 19 марта. В лабораторных чашках и на мышах белок сдерживал рост бактерий. Но у некоторых людей есть мутировавшая версия этого белка, которая работает не так хорошо, что, возможно, повышает риск заражения.

“Когда мы говорим о факторах риска [заражения] болезнью Лайма, мы обычно говорим о походах, игре в гольф, возможно, садоводстве”, - говорит иммунолог Массачусетского технологического института Михал Тал. Но такие виды активного отдыха, как бег по тропе, обычно не входят в список. “Никогда даже не возникал вопрос о том, имеет ли значение, потеете вы или нет, и есть ли у вас какая-то защита от пота”.

Тал и его коллеги стремились найти гены, которые могут сделать некоторых людей более восприимчивыми к болезни Лайма. Команда проанализировала генетические данные примерно 620 000 человек, которые наблюдались в больницах или клиниках первичной медицинской помощи в Финляндии и Эстонии. Более чем у 25 000 из этих людей была диагностирована болезнь Лайма.

В ходе анализа были обнаружены три гена-кандидата. Два гена отвечают за выработку иммунных белков, которые помогают организму распознавать чужеродных захватчиков. Третий ген кодирует SCGB1D2, “совершенно неожиданный белок, о котором... мы на самом деле ничего не знали”, - говорит генетик Ханна Оллила из Университета Хельсинки. В конце концов команда выяснила, что белок вырабатывается в потовых железах и может выделяться на коже — это первая линия защиты от голодных клещей.

https://www.sciencenews.org/article/lyme-disease-sweat-protection-ticks-bacteria

РНК могут сохраняться в клетках на протяжении всей жизни организма

Срок жизни ядерной ДНК нейронов может быть таким же, как у организма в целом, а РНК, как правило, недолговечны, однако из всякого правила есть исключение. Авторы новой статьи в Science обнаружили, что долгоживущие РНК (LL-RNA) в клетках мозга мыши сохраняются и остаются функциональными более двух лет, то есть практически всю жизнь животного.

Исследователи метили РНК мышат 5-этинилуридином, что позволяло отслеживать конкретные молекулы длительное время. «К нашему удивлению, уже первые изображения показали присутствие долгоживущих РНК в различных типах клеток мозга. Нам пришлось дополнительно проанализировать данные, чтобы идентифицировать те, которые находятся в нервных клетках», — рассказывает один из руководителей работы Мартин Хетцер.

Долгоживущие РНК представляли собой смесь мРНК и некодирующих РНК, колокализованных в области гетерохроматина. За два с половиной года жизни мышей их концентрации снизились, но даже к концу этого срока они не исчезли. Исследователи получили in vitro модель мозга из стволовых клеток — предшественников нейронов и ингибировали в них экспрессию долгоживущих РНК, чтобы определить их функцию. ДНК в модифицированных клетках стала нестабильной, нарушилась архитектура гетерохроматина. Долгоживущие РНК, вероятно, вместе с неопознанными белками образуют стабильную структуру, которая каким-то образом взаимодействует с гетерохроматином, и этот процесс может быть необходим для обеспечения рекордной продолжительности жизни нервных клеток.

https://pcr.news/korotko/rnk-mogut-sokhranyatsya-v-kletkakh-na-protyazhenii-vsey-zhizni-organizma/

*АМКСБ в стиле Сальвадора Дали