Innovative Biosystems and Bioengineering (Dec 2018)
Виявлення продуцентів біогенних магнітних наночастинок серед представників грибів відділів аскоміцети (Ascomycota) і базидіоміцети (Basidiomycota)
Abstract
Проблематика. Біогенні магнітні наночастинки (БМН) виявлено у представників усіх трьох надцарств живих організмів: бактерій, архей та еукаріотів. При цьому вcтановлено, що механізм біомінералізації БМН єдиний для всіх живих організмів. Експериментально БМН виявлено у водоростях і найпростіших, черв’яках, хітонах, равликах, мурахах і метеликах, медоносних бджолах, термітах, омарах, тритонах, мігруючих та немігруючих рибах, морських черепахах, птахах, кажанах, дельфінах і китах, у свині та в людини, у рослинах і грибах. Дослідження наявності БМН у представників царства Гриби нечисленні, так само як і уявлення про ті функції, які вони виконують. Зокрема, невеликий обсяг біоінформаційних досліджень був спричинений відсутністю в базах даних розшифрованих геномів грибів. Усього виділяють 10 відділів царства Гриби, з яких жоден відділ не проаналізовано повністю. Дослідження грибів, які є представниками різних відділів царства Гриби, має як фундаментальний, так і практичний інтерес. З фундаментальної точки зору, виявлення потенційних продуцентів БМН серед грибів сприятиме пошуку відповіді на відкрите питання про функціональне призначення БМН у різних організмах. З практичної точки зору, виявлення потенційних продуцентів БМН серед грибів є перспективним для виготовлення магнітокерованого сорбенту на основі біомаси грибів. Для дослідження вибрано два найбільш численних відділи грибів – аскоміцети (Ascomycota) та базидіоміцети (Basidiomycota), геноми яких є широко представленими в біоінформаційних базах даних. Мета. Метою роботи є виявлення серед представників грибів відділів аскоміцети (Ascomycota) та базидіоміцети (Basidiomycota) потенційних продуцентів біогенних магнітних наночастинок методами порівняльної геноміки та експериментальне дослідження методами атомно-силової мікроскопії (АСМ) і магнітної силової мікроскопії (МСМ) зразків тканин грибів на предмет наявності в них БМН. Методика реалізації. В роботі застосовано метод попарного вирівнювання амінокислотних послідовностей білків грибів з білками Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1 із використанням вільної в доступі програми “BLAST” Національного центру біотехнологічної інформації (NCBI, США). Для експериментального дослідження зразків тканин грибів на предмет наявності в них БМН використовували методи АСМ і МСМ. Результати. Проведено біоінформаційний аналіз 160 видів грибів відділу аскоміцети та 63 видів грибів відділу базидіоміцети та вибрано для аналізу результатів вирівнювання по 15 представників, оскільки їх геном у базі даних GenBank NCBI розшифрований більше ніж на 50 % та відомі функції гомологічних білків. Для аналізу результатів проведеного дослідження використано такі стандартні показники: значення Е-числа (тобто кількості вирівнювань з такою або кращою вагою вирівнювання, яку можна знайти випадково в базі даних певного розміру), Іdent – відсоток перекривання амінокислотних послідовностей, у межах яких проводиться вирівнювання, Length – кількість ідентичних амінокислотних залишків білків, що порівнюються, при оптимальному вирівнюванні та функції білків, що вирівнювались. При Ident > 18 %, Е-число ≤ 0,05, Length > 100 можна стверджувати, що послідовності гомологічні, а досліджуваний гриб є потенційним продуцентом БМН. Висновки. Методами порівняльної геноміки показано, що серед досліджених представників грибів відділів аскоміцети (Ascomycota) та базидіоміцети (Basidiomycota), геноми яких розшифровані більш ніж на 50 % у базі даних GenBank NCBI, всі види є потенційними продуцентами БМН. При цьому експериментальні дослідження БМН у зразках грибів A. bisporus і L. edodes методами АСМ і МСМ показали, що БМН у грибах утворюють ланцюжки, які локалізовані на стінках гіфів досліджених зразків грибів.
Keywords
