Работу в области биоинформационного анализа экспрессии генов растений представила магистрант ИрГТУ Алла Перфильева на VI Всероссийском с международным участием конгрессе молодых ученых-биологов «Симбиоз - Россия 2013» и образовательной школе «Новый взгляд на актуальные проблемы биологии и медицины», которые проходят в Иркутске 19 - 23 августа. Доклады на конгрессе представляют более 200 молодых исследователей из городов России, США и Германии, работающих в разных областях биологии и медицины. Организаторами конгресса стали Лимнологический Институт СО РАН, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, ИГУ и Иркутская областная научная библиотека имени И.И. Молчанова-Сибирского. Как отмечают организаторы, целью конгресса является вовлечение молодых ученых в решение актуальных проблем биологии, медицины и экологии, популяризация научных исследований, проводимых в университетах и научных центрах России.
Работа А. Перфильевой «Биоинформационный и корреляционный анализ экспрессии генов арабидопсиса при тепловом стрессе» выполнялась при участии д. б. н., профессора кафедры химии и пищевой технологии ИрГТУ Василия Верхотурова, который руководит магистерской программой «Биоинформатика». По мнению ученых, изучение реакции растений поможет приблизиться к пониманию процессов адаптации живых существ к новым климатическим условиям
А. Перфильевой удалось отследить корреляцию (зависимость) между экспрессией двух генов: кодирующих белки теплового шока и защищающих растения от патогенов. Исследования проводились на растении арабидопсис. Это хорошо изученный объект, его геном полностью расшифрован и составлена генетическая карта. Данный вид стал генетической моделью молекулярной биологии растений, как кишечная палочка или дрозофила. У арабидопсиса восемь тысяч генов. Подвергая растения тепловому стрессу, можно отследить появление белков теплового шока и одновременно зафиксировать проявление генов, кодирующих их.
«Белки теплового шока обнаружены в клетках практически всех живых организмов, от бактерий до человека, - поясняет исследователь. - Экспрессия белков теплового шока усиливается при условиях, подвергающих клетку стрессу. Для человека это могут быть инфекции, воспалительные процессы, токсины, ультрафиолетовое облучение, голодание и гипоксия, а для растений - недостаток азота, повышение температуры или нехватка воды».
Исследователи не только подвергали растение тепловому шоку, но и заражали его патогенами. Результаты показали, что патоген быстрее проникает в растение, чем в контрольных условиях. Таким образом, несмотря на наличие белков теплового шока, устойчивость к биотическому стрессу (заражению патогеном) снижается.
Проведя биоинформационный анализ экспрессии генов растений, А. Перфилова получила результаты, полностью совпадающие с данными экспериментальных исследований. Устойчивость к повышенной температуре, таким образом, делает растения более восприимчивыми к патогену. «Я научилась проводить биоинформационный и корреляционный анализ экспрессии генов, освоила методы одной из сложных дисциплин - математического анализа, - сообщила А. Перфильева. – Участие в конгрессе молодых ученых было очень полезным. Мои ровесники из различных научных институтов задавали каверзные вопросы, интересовались методиками расчетов и подробностями проведения эксперимента. Можно сказать, что наряду с опытом публичных выступлений я научилась отстаивать точку зрения собственную и моего научного руководителя, вести дискуссию со своими оппонентами».
Свои первые исследования по данному направлению А. Перфильева выполняла под руководством доктора биологических наук, ведущего научного сотрудника лаборатории физиологической генетики СИФИБР СО РАН Евгения Рихванова. Ученый считает, что результаты экспериментов могут иметь отношение к проблеме глобального потепления: «Озеро Байкал каждый год замерзает все позже. Возникает вопрос: как такое изменение температуры повлияет на восприимчивость растений к патогенам? Мы пришли к выводу, что может увеличиться не только ареал патогенов, но и скорость их проникновения в клетки растений. Конечно, этот процесс регулируемый, и когда-нибудь природа найдет средство защиты, но такая проблема действительно может возникнуть».
Магистерская работа стала продолжением работы А. Перфильевой в лаборатории фитоиммунологии СИФИБР СО РАН, где она является ведущим инженером. А. Перфильева разработала методику предпосадочной обработки картофеля, предложив защищать сельскохозяйственные растения от патогенных бактерий и грибов с помощью особых ингибиторов. Технология позволила оздоровить сельскохозяйственные культуры и повысить их продуктивность, а применяемые обеззараживающие агенты обеспечивают бактерицидный эффект и не загрязняют окружающую среду. Разработка А. Перфильевой была признана одной из лучших в конкурсе молодежных предпринимательских проектов «От идеи к бизнесу», проводимых в ИрГТУ.
Наталья Розова
