Acta Naturae

В этом аналитическом обзоре мы исследуем потенциальное влияние быстрого распространения инструментов искусственного интеллекта (ИИ) на биосферу и ноосферу, предполагая, что это может привести к трансформационному событию под названием «интеграция человека и ИИ». Утверждается, что эта интеграция может привести к появлению новых форм жизни, ассоциаций и иерархий, что приведет к конкурентным преимуществам и повышению сложности структурной организации как в биосфере, так и в ноосфере. Наша центральная предпосылка подчеркивает важность интеграции человека и ИИ как глобальной адаптивной реакции, имеющей решающее значение для выживания нашей цивилизации в условиях быстро меняющейся окружающей среды. Конвергенция может первоначально проявиться через симбиотические, эндосимбиотические или другие мутуалистические отношения, такие, как одомашнивание, в зависимости от скорости достижения системами ИИ автономии и развития инстинктов выживания, сходных с биологическими организмами. Мы исследуем потенциальные движущие силы этих сценариев, рассматривая этические и экзистенциальные проблемы, возникающие в результате преобразования биосферы и ноосферы под влиянием ИИ, а также потенциальные компромиссы. Кроме того, обсуждаются применение мер сложности и баланс между конкуренцией и сотрудничеством для лучшего понимания и навигации по этим трансформационным сценариям.

Пиридоксаль-5’-фосфат-зависимые ферменты занимают ключевое место в азотистом обмене. Среди многочисленных и специфических ингибиторов этих ферментов, включая и практически значимые, важное место отводится карбонильным соединениям, в том числе и О-замещенным гидроксиламинам, которые реагируют в активном центре ферментов с пиридоксаль-5’-фосфатом с образованием стабильных оксимов. Использование эфиров гидроксиламина, имитирующих строение боковых групп субстратов аминокислот, позволяет получать высокоэффективные и специфические ингибиторы соответствующих ферментов. В настоящей работе этот подход применили к изучению свойств трансаминазы D-аминокислот из бактерии Haliscomenobacter hydrossis. Структурный и спектральный анализ комплекса этой трансаминазы с 3-аминооксипропионовой кислотой позволил уточнить особенности организации и функционирования ее активного центра и один из механизмов ингибирования специфическим субстратом D-глутаминовой кислотой.

Глиомы низкой степени злокачественности (ГНСЗ) подразделяют на два основных генетических фенотипа на основе наличия или отсутствия мутаций в генах IDH, кодирующих изоцитратдегидрогеназу. Известно, что мутационный фенотип IDH (IDHmut), в отличие от фенотипа дикого типа (IDHwt), характеризуется более положительным ответом на фармакологическое вмешательство и значительно большим временем дожития. В настоящем исследовании проведен анализ дифференциальной коэкспрессии 225000 пар микроРНК–мРНК на уровне корреляционных связей между уровнями микроРНК и их потенциальными мРНК-мишенями в группах IDHmut и IDHwt. Анализ ассоциативных связей отдельных представителей отобранных пар выявил, что в группе IDHwt повышен уровень мРНК генов ELN, ARL4C, C9orf64, PLAT, FKBP9, что характерно для агрессивного течения глиомы. Вместе с тем, уровень микроРНК-182, микроРНК-455 и микроРНК-891а, ассоциированных с негативным прогнозом при глиоме, в целом повышен в группе IDHmut. Обнаружена 21 пара микроРНК–мРНК с достоверными различиями в регуляции в образцах глиомы IDHwt и IDHmut, большая часть (16/21) которых имеет слабую или средней степени положительную корреляцию в образцах IDHmut и отрицательную корреляцию в образцах IDHwt. Таким образом, наши данные свидетельствуют, что образцы глиом из группы IDHmut с положительным прогнозом потенциально обладают в значительной степени менее выраженной способностью к микроРНК-опосредованной регуляции. Есть все основания предполагать, что подобные нарушения могут приводить к сниженной жизнеспособности опухоли и, как следствие, к повышенной способности организма сопротивляться распространению злокачественной трансформации клеток с этим генетическим фенотипом.

Возрастающая устойчивость микроорганизмов к антибиотикам требует поиска новых антимикробных средств. Пептиды, благодаря своей генетически кодируемой природе, являются перспективными кандидатами на роль новых антимикробных препаратов. Лантипептид андалусицин обладает выраженной антимикробной активностью против грамположительных бактерий, поэтому он может рассматриваться как перспективная матрица для создания ДНК-кодируемых библиотек лантибиотиков. Проведена реконструкция реакции модификации андалусицина лантионинсинтетазой III класса AncKC в гетерологической системе Escherichia сoli. Полученные результаты открывают возможности создания новых антимикробных агентов пептидной природы.

Онкологические заболевания остаются актуальной проблемой глобального здравоохранения. В число ключевых факторов, влияющих на течение заболевания, входят тип злокачественного новообразования и развитие иммунного ответа пациента на опухоль. Важную роль в формировании противоопухолевого ответа играет степень инфильтрации опухоли лимфоцитами, которая коррелирует с благоприятным прогнозом терапии определенных нозологических форм рака. Мы проанализировали представленность опухоль-инфильтрирующих В-клеток (TIB) в солидных опухолях различной нозологии. Показана повышенная представленность TIB в образцах рака ободочной и сигмовидной кишки по сравнению с образцами рака слепой и прямой кишки, а также рака почки. Медианные значения и интерквартильные интервалы доли TIB составляли соответственно 11.5%, 4–20% при раке ободочной кишки, 6%, 3–11% – раке сигмовидной кишки, 2.7%, 0.7–3.7% – раке слепой кишки, 2.5%, 0.9–3.6% – раке прямой кишки, 1.4%, 1.0–2.3% – раке почки и 3.0%, 1.8–12% – раке легкого. В то же время не выявлено достоверных отличий в представленности TIB в образцах рака разной стадии. Полученные результаты представляют особый интерес, указывая на высокий потенциал исследования рака ободочной кишки для поиска потенциальных онкомаркеров, а также изучения противоопухолевого ответа к обнаруженным онкомаркерам. Таким образом, дальнейшее изучение разнообразия TIB в злокачественных опухолях ободочной кишки позволит расширить наши знания о патогенезе и клиническом течении заболевания и будет способствовать идентификации новых молекулярных мишеней для направленной противоопухолевой терапии.

Одним из основных типов посттрансляционных модификаций является полиADP-рибозилирование, ключевую роль в котором играет поли(ADP-рибоза)полимераза (PARP). Этот фермент широко представлен у эукариотических организмов, однако сведения как о структуре, так и о функциональном значении PARP у представителей царства Грибы (Fungi) на сегодняшний день крайне ограничены. В настоящей работе проведен биоинформатический поиск гомологов PARP и его антагониста – PARG – у четырех штаммов фитопатогенных грибов рода Fusarium, структуры полных геномов которых аннотированы и депонированы в базах данных. Показано, что штаммы F. graminearum PH-1, F. proliferatum ET-1 и F. oxysporum Fo47 содержат по одному гомологу PARP и PARG. В то же время штамм F. oxysporum f. sp. lycopersici 4287 содержит четыре дополнительных белка, имеющих в своем составе каталитические домены PARP, отличающиеся по своей структуре от остальных найденных гомологов. Проведено секвенирование частичных последовательностей нуклеотидов, кодирующих каталитический домен гомолога PARP и PARG, у 11 штаммов 9 видов Fusarium, представленных во всероссийских коллекциях, оценены филогенетические характеристики исследуемых генов. В опытах с токсигенным штаммом F. graminearum показано усиление экспрессии гена, кодирующего гомолог PARP, при росте культуры в условиях, стимулирующих продукцию микотоксина ДОН, а также активизацию экспрессии PARG на более поздних стадиях роста, что косвенно свидетельствует об участии системы поли(ADP-рибозил)ирования в регуляции экспрессии генов, ответственных за биосинтез ДОН.

Производство ферментированных молочных продуктов основано на использовании заквасочных культур, которые сквашивают молоко с образованием продукта с определенной текстурой, ароматом и вкусом. Однако используемые в производстве молочнокислые бактерии подвержены инфицированию бактериофагами. Изучали геномы двух бактериофагов, выделенных из подсырной сыворотки при производстве сыров. Определили видовую принадлежность и литический спектр этих бактериофагов. Фаги vL_20А и vL_296, выделенные с использованием индикаторных культур лактококков, обладают уникальными литическими спектрами: только четыре бактерии-хозяина из 21 возможной выявленной у них общие. Геномы vL_20A и vL_296 состоят из линейной ДНК длиной 21909 и 22667 п.н. соответственно. Наиболее похожим на фаги vL_20A и vL_296 оказался Lactococcus phage bIL67 (ANI 93.3 и 92.6 соответственно). Анализ спейсеров CRISPR в геномах заквасочных культур не выявил среди них специфичных к фагам vL_20A и vL_296. Это исследование подчеркивает биоразнообразие фагов L. lactis, а также широкое присутствие фагов на молочных заводах и их вирулентность. Однако вирулентность фагов уравновешивается наличием в ряде заквасочных культур значительного количества штаммов бактерий, обладающих благодаря системе CRISPR-Cas различной чувствительностью к фагам.