Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Род бактерий
Genus of bacteria
Анабаена – это род нитевидных цианобактерий, обитающих в виде планктона. Они известны способностью к фиксации азота и формируют симбиотические отношения с определенными растениями, такими как водяной папоротник (Salvinia). Анабаена входит в число четырех родов цианобактерий, производящих нейротоксины, которые опасны для местной дикой природы, а также для сельскохозяйственных животных и домашних питомцев. Считается, что выработка этих нейротоксинов способствует поддержанию симбиотических связей, защищая растение от выедания. В 1999 году был завершен проект секвенирования ДНК, в результате которого была составлена полная карта генома Анабаены, состоящего из 7,2 миллиона пар оснований. Исследование было сосредоточено на гетероцистах, осуществляющих превращение азота в аммиак. Некоторые виды анабаены применялись на рисовых полях и показали себя как эффективное натуральное удобрение.
Anabaena is a genus of filamentous cyanobacteria that exist as plankton. They are known for nitrogen fixing abilities, and they form symbiotic relationships with certain plants, such as the mosquito fern. They are one of four genera of cyanobacteria that produce neurotoxins, which are harmful to local wildlife, as well as farm animals and pets. Production of these neurotoxins is assumed to be an input into its symbiotic relationships, protecting the plant from grazing pressure. A DNA sequencing project was undertaken in 1999, which mapped the complete genome of Anabaena, which is 7.2 million base pairs long. The study focused on heterocysts, which convert nitrogen into ammonia. Certain species of Anabaena have been used on rice paddy fields, proving to be an effective natural fertilizer.
Фиксация азота при помощи анабаены
В условиях дефицита азота вегетативные клетки дифференцируются в гетероцисты через полурегулярные интервалы вдоль нитей. Гетероцисты – это клетки, окончательно специализированные для фиксации азота. Внутренняя среда этих клеток микрооксична вследствие повышенного дыхания, инактивации фотосистемы (PS) II, продуцирующей кислород, и формирования утолщенной оболочки вне клеточной стенки. Азотфиксаза, локализованная внутри этих клеток, преобразует динитроген в аммиак, используя АТФ и восстановитель – оба образуются в процессе метаболизма углеводов, который, при освещении, дополняется активностью PS I. Углеводы, вероятно в форме глюкозы, синтезируются в вегетативных клетках и поступают в гетероцисты. В свою очередь, азот, фиксированный в гетероцистах, перемещается в вегетативные клетки, по крайней мере частично в форме аминокислот. Папоротник Азолла формирует симбиотические отношения с цианобактерией Anabaena azollae, которая фиксирует атмосферный азот, обеспечивая растение этим необходимым питательным веществом. Это привело к тому, что растение получило прозвище "супер растение", поскольку оно способно легко колонизировать участки пресной воды и быстро расти, удваивая свою биомассу всего за 1,9 дня. Типичным ограничивающим фактором роста является фосфор, избыток которого, вызванный химическим стоком, часто приводит к размножению Азоллы. В отличие от других известных растений, симбиотический микроорганизм передается непосредственно от поколения к поколению. Это сделало Anabaena azollae полностью зависимой от хозяина, поскольку некоторые из ее генов либо утрачены, либо перенесены в ядро клеток Азоллы.
Under nitrogen limiting conditions, vegetative cells differentiate into heterocysts at semiregular intervals along the filaments. Heterocyst cells are terminally specialized for nitrogen fixation. The interior of these cells is micro oxic as a result of increased respiration, inactivation of O2 producing photosystem (PS) II, and formation of a thickened envelope outside of the cell wall. Nitrogenase, sequestered within these cells, transforms dinitrogen into ammonia at the expense of ATP and reductant—both generated by carbohydrate metabolism, a process supplemented, in the light, by the activity of PS I. Carbohydrate, probably in the form of glucose, is synthesized in vegetative cells and moves into heterocysts. In return, nitrogen fixed in heterocysts moves into the vegetative cells, at least in part in the form of amino acids. The fern Azolla, forms a symbiotic relationship with the cyanobacterium Anabaena azollae, which fixes atmospheric nitrogen, giving the plant access to this essential nutrient. This has led to the plant being dubbed a "super plant", as it can readily colonise areas of freshwater, and grow at great speed doubling its biomass in as little as 1.9 days. The typical limiting factor on its growth is phosphorus, abundance of which, due to chemical runoff, often leads to Azolla blooms. Unlike other known plants, the symbiotic microorganism is transferred directly from one generation to the next. This has made Anabaena azollae completely dependent on its host, as several of its genes are either lost or have been transferred to the nucleus in Azolla's cells.
Первобытные пигменты зрения, изученные в Анабаене
Анабаена используется в качестве модельного организма для изучения примитивного зрения. Процесс, в котором свет изменяет форму молекул в сетчатке, тем самым запуская клеточные реакции и сигналы, вызывающие зрение у позвоночных, исследуется на Анабаене. Анабаенный сенсорный родопсин, специфический светочувствительный мембранный белок, является ключевым объектом этого исследования.
Anabaena is used as a model organism to study simple vision. The process in which light changes the shape of molecules in the retina, thereby driving the cellular reactions and signals that cause vision in vertebrates, is studied in Anabaena. Anabaena sensory rhodopsin, a specific light sensitive membrane protein, is central to this research.
Ремонт ДНК
Двойные разрывы цепей ДНК (DSB) — это тип повреждения ДНК, который может быть восстановлен посредством гомологичной рекомбинации. Этот ферментативный процесс восстановления происходит в несколько стадий, включая раннюю стадию, катализируемую белком RecN. Исследование динамики RecN при восстановлении DSB в Anabaena показало дифференциальную регуляцию восстановления DSB, заключающуюся в том, что оно активно в вегетативных клетках, но отсутствует в зрелых гетероцистах, являющихся терминальными клетками.
Double strand breaks (DSBs) are a type of DNA damage that can be repaired by homologous recombination. This enzymatic repair process occurs in several enzymatic steps including an early step catalyzed by RecN protein. A study of the dynamics of RecN in DSB repair in Anabaena indicated differential regulation of DSB repair so that it is active in vegetative cells but absent in mature heterocysts that are terminal cells.