Молодой ученый Евгения Празднова работает с бактериальными lux-«биосенсорами». Это генномодифицированные штаммы, обычно кишечной палочки, но в клетки этих бактерий введена искусственно созданная генетическая конструкция, в которой гены свечения из морских фотобактерий (явление сродни светящимся в прибрежных зонах тропических морей водорослям) поставлены под контроль промоторов – генетических элементов-переключателей группы генов. Последние, в свою очередь, запускаются повреждением ДНК или окислительным стрессом.

– То есть, когда мы на бактерию воздействуем повреждающим фактором, например, ультрафиолетом или добавлением химических веществ, вызывающим стресс, она начинает светиться; и чем ярче она светится, тем сильнее было воздействие.  У бактерии есть основная «хромосома» и есть много дополнительных кольцевых ДНК, которыми бактерии обмениваются, увеличивают или уменьшают их количество. Это как жесткий  диск компьютера и флэшка: основная информация – на жестком диске,  а флешками можно обмениваться, основная информация – в бактериальной «хромосоме», а плазмиды несут дополнительные бонусы вроде устойчивости к антибиотикам. В наших штаммах находится плазмида, несущая гены свечения, а также гены  устойчивости к антибиотику ампициллину – это нужно для того, чтобы их было проще выращивать в среде с антибиотиком.

Эти биосенсоры делают в государственном научно-исследовательском институте генетики и селекции промышленных микроорганизмов в Москве. Ученые из ЮФУ сотрудничают в рамках этого направления с ведущим научным сотрудником лаборатории генетики бактерий Ильей Мануховым.

– Изначально ГосНИИ генетики поставляли нам генномодифицированные штаммы, чтобы мы находили им применение. Я  несколько раз ездила в Москву на стажировку, участвовала в разработке «биосенсоров»  следующего поколения, которые реагируют на новые раздражители: повреждение ДНК и окислительный стресс, – поясняет Евгения Празднова.     

– С помощью биосенсоров мы выявляем потенциально полезные для фармакологии вещества, проверяем, могут ли эти вещества быть антиоксидантами. Если на конкретный биосенсор воздействовать перекисью водорода, то он начинает светиться сильнее, мы добавляем в изучаемое вещество протектор – свечение снизилось, а значит, снизился уровень окислительных процессов, следует, что данное вещество действует как антиоксидант. Если оно смогло защитить бактерию, следовательно, оно сможет защитить и клетки человека. Если свечение снизилось и клетки погибли, значит, это вещество – антимикробный агент, который сможет уничтожать микрофлору, в том числе патогенную.

С помощью этой методики можно изучать, в том числе, и фуллерены. Перед Евгенией стоит задача понять механизм действия фуллеренов в клетках.

Фуллерены – необычный класс молекул, представляющих собой одну из форм существования углерода. По форме представляют собой шарообразные молекулы с замкнутой поверхностью. Самый простой из фуллеренов содержит 60 атомов углерода и удивительным образом напоминает по своей структуре футбольный мяч: его поверхность образована чередующимися пяти- и шестиугольниками, причем размер этого «мяча» составляет 1 нанометр. 

Кстати,  именно фуллерены в последнее время привлекают особое внимание ученых. Исследователям из Франции удалось доказать, что благодаря этим соединениям удается достичь двукратного увеличения продолжительности жизни экспериментальных животных.

– По этому случаю в 2012 году вышла статья, привлекшая внимание геронтологов, – продолжает Евгения. – Одно из предположений, что эти фуллерены проникают в митохондрии клеток, и способны благодаря своему действию перехватывать активные формы кислорода. В клетках эукариот (класс живых организмов, клетки которых содержат ядра, начиная от дрожжей, заканчивая человеком) есть такие структуры – митохондрии, которые выступают энергетической станцией, где вырабатывается энергия для всех остальных процессов. В процессе выработки энергии выделяются и активные формы кислорода – токсичные отходы. Если что-то может проникать в клетки и перехватывать активные формы кислорода, то оно же способствует  значительному снижению окислительного стресса. Мы изучаем механизм действия фуллеренов на окислительный стресс с помощью биосенсоров.  

Евгения Празднова – кандидат биологических наук, в 2010 году окончила магистратуру биолого-почвенного факультета ЮФУ (ныне Академия биологии и биотехнологий).   На её счету свыше 30 научных публикаций, в 2012 г. выступила руководителем проекта РФФИ «Исследование адаптогенного действия низкомолекулярных органических катионов при помощи бактериальных биосенсоров».

Беседу вела сотрудник лаборатории «Центр общественных коммуникаций» ЮФУ Александра Мокина