Виявлення продуцентів біогенних магнітних наночастинок серед представників грибів відділів аскоміцети (Ascomycota) і базидіоміцети (Basidiomycota)

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorГоробець, С. В.
dc.contributor.authorГоробець, О. Ю.
dc.contributor.authorКовальчук, І. А.
dc.contributor.authorЄвжик, Л. А.
dc.date.accessioned2020-04-13T13:10:22Z
dc.date.available2020-04-13T13:10:22Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenBackground. Biogenic magnetic nanoparticles (BMNs) were found in organisms that belong to all three domains: prokaryotes, archaea, and eukaryotes. And it was found that the mechanism of biomineralization of BMN is the same for all living organisms. BMNs have been experimentally detected in algae and protozoa, worms, сhitons, snails, ants and butterflies, honey bees, termites, lobsters, tritons, migratory and non-migratory fish, turtles, birds, bats, dolphins and whales, humans, plants and mushrooms. The study of the presence of BMNs in representatives of the kingdom of the Fungi is not numerous, as well as an idea of the functions they perform. In particular, a small amount of bioinformatic research was caused by the absence of decrypted fungi genomes in databases. In total, there are 10 divisions of the kingdom Fungi, of which not a single division has been analyzed completely. The study of fungi, which are representatives of different parts of the kingdom Fungi has fundamental and practical interest. From a fundamental point of view, identifying potential producers of BMNs among fungi can help find an answer to an open-ended question about the functional purpose of BMNs in various organisms. From a practical point of view, the identification of potential producers of BMNs among fungi is promising for the manufacture of magnetically controlled sorbent based on the biomass of fungi. Two of the most abundant sections of fungi – Ascomycetes (Ascomycota) and Basidiomycetes (Basidiomycota), which genomes are widely represented in bioinformatic databases were selected to the study. Objective. The aim of the is to identify potential producers of BMNs among the representatives of higher fungi by methods of comparative genomics and experimental research using atomic force microscopy (AFM) and magnetic force microscopy (MFM) of samples of higher fungi tissue for the presence of BMN in them. Methods. The method of pairwise alignment of the amino acid sequences of the fungi proteins with Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1 proteins by using BLAST program of National Center for Biotechnology Information (NCBI, USA). Methods for AFM and MFM were used to study the fruiting bodies of fungi for the presence of BMNs. Results. Bioinformatic analysis of 160 species of fungi of the Ascomycota division and 63 species of fungi of the Basidiomycota division was carried out and selected to analyze the alignment results for 15 representatives each, since their genome was deciphered by more than 50% in the database of the GenBank NCBI and functions of homologous proteins are known. For the analysis of the conducted research results, the following indicators were used: the value of the E-number (the number of alignments with the same or better alignment weight that can be found by chance in a database of a certain size), Іdent – the percentage of amino acid sequence overlapping within which the alignment is made, Length – the number of identical amino acid residues of the proteins, compared at optimal alignment and the function of the aligned proteins. When Ident > 18%, E-number ≤ 0.05, Length > 100, it can be argued that the sequences are homologous, and the fungus is a potential producer of BMN. Conclusions. Using the methods of comparative genomics, it is shown that among the studied representatives of higher fungi of the Ascomycota and Basidiomycota division, which genomes are decoded by more than 50% in the GenBank NCBI database, all species are potential producers of BMNs. At the same time, experimental studies of BMNs in A. bisporus and L. edodes fungi using the methods of AFM and MSM showed that BMNs in fungi form chains localized on the walls of the hyphae of the investigated fungi samples.uk
dc.description.abstractruПроблематика. Биогенные магнитные наночастицы (БМН) обнаружены у представителей всех трех надцарств живых организмов: бактерий, архей и эукариот. При этом известно, что механизм биоминерализации БМН единый для всех живых организмов. Экспериментально БМН обнаружены в водорослях и простейших, червях, хитонах, улитках, муравьях и бабочках, медоносных пчелах, термитах, омарах, тритонах, мигрирующих и немигрирующих рыбах, морских черепахах, птицах, летучих мышах, дельфинах и китах, у свиньи и у человека, в растениях и грибах. Исследование наличия БМН у представителей царства Грибы немногочисленные, так же как и представление о тех функциях, которые они выполняют. В частности, небольшой объем биоинформационных исследований был вызван отсутствием в базах данных расшифрованных геномов грибов. Всего выделяют 10 отделов царства Грибы, из которых ни один отдел не был проанализирован полностью. Исследования грибов, которые являются представителями разных отделов царства Грибы, имеет как фундаментальный, так и практический интерес. С фундаментальной точки зрения выявление потенциальных продуцентов БМН среди грибов может способствовать поиску ответа на открытый вопрос о функциональном назначении БМН в различных организмах. С практической точки зрения, выявление потенциальных продуцентов БМН среди грибов является перспективным для изготовления магнитоуправляемого сорбента на основе биомассы грибов. Для исследования выбраны два наиболее многочисленные отдела грибов – аскомицеты (Ascomycota) и базидиомицеты (Basidiomycota), геномы которых широко представлены в биоинформационных базах данных. Цель. Целью работы является выявление среди представителей высших грибов потенциальных продуцентов биогенных магнитных наночастиц методами сравнительной геномики и экспериментальное исследование методами атомно-силовой микроскопии (АСМ) и магнитной силовой микроскопии (МСМ) образцов тканей высших грибов на предмет наличия в них БМН. Методика реализации. В работе применен метод парного выравнивания аминокислотных последовательностей белков грибов с белками Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1 с использованием свободной в доступе программы “BLAST” Национального центра биотехнологической информации (NCBI, США). Для экспериментального исследования образцов тканей грибов на предмет наличия в них БМН использовали методы АСМ и МСМ. Результаты. Проведен биоинформационный анализ 160 видов грибов отдела аскомицеты и 63 видов грибов отдела базидиомицеты, и выделено для анализа результатов выравнивания по 15 представителей, поскольку их геном в базе данных GenBank NCBI расшифрован более чем на 50 % и известны функции гомологичных белков. Для анализа результатов проведенного исследования использованы следующие стандартные показатели: значения Е-числа (то есть количества выравниваний с таким или лучшим весом выравнивания, которое можно найти случайно в базе данных определенного размера), Ident – процент перекрытия аминокислотных последовательностей, в рамках которых производится выравнивание, Length – количество идентичных аминокислотных остатков белков, которые сравнивают, при оптимальном выравнивании и функции белков, которые выравнивались. При Ident > 18 %, Е-число ≤ 0,05, Length > 100 можно утверждать, что последовательности гомологичны, а исследуемый гриб является потенциальным продуцентом БМН. Выводы. Методами сравнительной геномики показано, что среди исследованных представителей высших грибов отделов аскомицеты (Ascomycota) и базидиомицеты (Basidiomycota), геномы которых расшифрованы более чем на 50 % в базе данных GenBank NCBI, все виды являются потенциальными продуцентами БМН. При этом экспериментальные исследования БМН в образцах грибов A. bisporus и L. edodes методами АСМ и МСМ показали, что БМН в грибах образуют цепочки, которые локализованы на стенках гифов исследованных образцов грибов.uk
dc.description.abstractukПроблематика. 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.uk
dc.format.pagerangePp. 232–245uk
dc.identifier.citationВиявлення продуцентів біогенних магнітних наночастинок серед представників грибів відділів аскоміцети (Ascomycota) і базидіоміцети (Basidiomycota) / С. В. Горобець, О. Ю. Горобець, І. А. Ковальчук, Л. А. Євжик // Innovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal. – 2017. – Vol. 2, No. 3. – Pp. 232–245. – Bibliogr.: 67 ref.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/ibb.2018.2.4.147310
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/32889
dc.language.isoukuk
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Instituteuk
dc.publisher.placeKyivuk
dc.rightsAttribution 4.0 International (CC BY 4.0)en
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/en
dc.sourceInnovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal, 2018, Vol. 2, No. 4uk
dc.subjectбіогенні магнітні наночастинкиuk
dc.subjectбіомінералізаціяuk
dc.subjectmagnetospirillum gryphiswaldense MSR-1uk
dc.subjectmam-білкиuk
dc.subjectатомно-силова мікроскопіяuk
dc.subjectмагнітна силова мікроскопіяuk
dc.subjectметоди порівняльної геномікиuk
dc.subjectagaricusbisporusuk
dc.subjectlentinulaedodes Biogenic magnetic nanoparticlesuk
dc.subjectbiomineralizationuk
dc.subjectmagnetospirillum gryphiswaldense MSR-1uk
dc.subjectmam-proteinsuk
dc.subjectatomic force microscopyuk
dc.subjectmagnetic force microscopyuk
dc.subjectmethods of comparative genomicsuk
dc.subjectagaricus bisporusuk
dc.subjectlentinula edodesuk
dc.subjectбиогенные магнитные наночастицыuk
dc.subjectбиоминерализацияuk
dc.subjectmagnetospirillum gryphiswaldense MSR-1uk
dc.subjectmam-белкиuk
dc.subjectатомно-силовая микроскопияuk
dc.subjectмагнитная силовая микроскопияuk
dc.subjectметоды сравнительной геномикиuk
dc.subjectagaricus bisporusuk
dc.subjectlentinula edodes
dc.subject.udc577.1/3uk
dc.titleВиявлення продуцентів біогенних магнітних наночастинок серед представників грибів відділів аскоміцети (Ascomycota) і базидіоміцети (Basidiomycota)uk
dc.title.alternativeDetermination of Potential Producers of Biogenic Magnetic Nanoparticles Among the Fungi Representatives of Ascomycota and Basidiomycota Divisionsuk
dc.title.alternativeПоиск продуцентов биогенных магнитных наночастиц среди представителей грибов отделов аскомицеты (Ascomycota) и базидиомицеты (Basidiomycota)uk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
IBB2018.2.4_03.pdf
Розмір:
1.52 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Innovative Biosystems and Bioengineering: international scientific e-journal, Vol. 2, No. 4