ISSN 1563-034Х; еISSN 2617-7358 Экология сериясы. №2 (67). 2021 https://bulletin-ecology.kaznu.kz
МРНТИ 34.23.00 https://doi.org/10.26577/EJE.2021.v67.i2.05
С.К. Абилев* , Е.В. Игонина , Д.А. Свиридова , С.В. Смирнова
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российский академии наук, Россия, г. Москва
*e-mail: [email protected]
БАКТЕРИАЛЬНЫЕ LUX-БИОСЕНСОРЫ В ГЕНОТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Приведены основные итоги работы по изучению применимости бактериальных lux- биосенсоров для генотоксикологических исследований. Биосенсоры – это штаммы E.coli MG1655, несущие рекомбинантную плазмиду с lux-опероном люминесцирующей бактерии P.
luminescens, транскрипционно слитым с промоторами индуцибельных генов генов: recA, colD, dinI, alkA, soxS и katG. Проведено тестирование на генотоксичность 47 химических соедине- ний на наборе трех биосенсоров pSoxS–lux, pKatG–lux и pColD–lux, позволяющих оценить окси- дантную и ДНК-повреждающую активности исследованных препаратов. Сравнение полученных результатов с данными о мутагенной активности этих препаратов в тесте Эймса показало пол- ное совпадение результатов для 42 веществ. Изучение модифицирующего действия 29 анти- оксидантов и радиопротекторов на генотоксические эффекты химических агентов показало применимость пары биосенсоров pSoxS–lux и pKatG–lux для первичной оценки потенциальной антиоксидантной и радиопротекторной активности химических соединений. Впервые с помо- щью lux-биосенсоров обнаружено усиливающее действие тяжёлого нерадиоактивного изотопа водорода дейтерия (D2O) на генотоксичность химических соединений и изучены вероятные ме- ханизмы такого действия. Таким образом, полученные результаты показали, что lux-биосенсоры могут быть с успехом использованы для выявления среди химических соединений потенциаль- ных генотоксикантов, радиопротекторов, антиоксидантов, комутагенов, а также для изучения вероятного механизма генотоксического действия изучаемого вещества.
Ключевые слова: lux-биосенсоры, E.coli, лекарственные средства, химические агенты, за- грязнители среды, SOS-ответ, генотоксичность, антиоксиданты, дейтерий.
S.K. Abilev*, E.V. Igonina, D.A. Sviridova, S.V. Smirnova
Institute of General Genetics of N.I. Vavilov Russian Academy of Sciences, Russia, Moscow
*e-mail: [email protected]
Bacterial lux-biosensors in genotoxicological studies
The main results of the work on the study of the applicability of bacterial lux-biosensors for genotoxi- cological studies are presented. Biosensors are strains of E. coli MG1655 carrying a recombinant plasmid with the lux-operon of the luminescent bacterium P. luminescens, transcriptionally fused with promoters of inducible genes of the genes: recA, colD, dinI, alkA, soxS, and katG. The genotoxicity of 47 chemical compounds was tested on a set of three biosensors pSoxS-lux, pKatG–lux and pColD–lux, which allows to evaluate the oxidant and DNA-damaging activity of the studied drugs. A comparison of the results obtained with the data on the mutagenic activity of these drugs in the Ames test showed a complete coincidence of the results for 42 substances. The study of the modifying effect of 29 antioxidants and radioprotectors on the genotoxic effects of chemical agents showed the applicability of a pair of biosen- sors pSoxS-lux and pKatG-lux for the primary assessment of the potential antioxidant and radioprotective activity of chemical compounds. For the first time, using lux-biosensors, an enhancing effect of the heavy non-radioactive isotope of hydrogen deuterium (D2O) on the genotoxicity of chemical compounds has been discovered and the probable mechanisms of this action have been studied. Thus, the results ob- tained showed that lux-biosensors can be successfully used to identify potential genotoxicants, radio- protectors, antioxidants, and comutagens among chemical compounds, as well as to study the probable mechanism of genotoxic action of the studied substance.
Key words: lux-biosensors, E. coli, drugs, chemical agents, environmental pollutants, genotoxicity, antioxidants, deuterium.
51 С.К. Абилев и др.
С.К. Абилев*, Е.В. Игонина, Д.А. Свиридова, С.В. Смирнова Н.И. Вавилов атындағы Жалпы генетика институты, Ресей, Мәскеу қ.
*e-mail: [email protected]
Бактериалды lux-биосенсорлар генотоксикологиялық зерттеулерде
Бактериалды lux-биосенсорлардың генотоксикологиялық зерттеулерге қолданылуын зерт- теу бойынша жұмыстың негізгі нәтижелері келтірілген. Биосенсорлар – бұл E. coli MG1655 штаммдары, олардың жасушаларында рекомбинантты плазмидтер бар. Плазмидтің құрамында P. luminescens люминесцентті бактериясының LUX-опероны бар, ол recA, colD, dinI, alkA, soxS және katG гендерінің индуктивті гендерінің промоторларымен транскрипцияланған. рSoxS–
lux, pKatG–lux және pColD–lux үш биосенсорлар жиынтығында 47 химиялық қосылыстардың генотоксикалығына зерттеу жүргізілді, бұл зерттелген препараттардың тотықтырғыш және ДНҚ зақымдайтын белсенділігін бағалауға мүмкіндік береді. Алынған нәтижелерді Эмес тестіндегі осы препараттардың мутагендік белсенділігі туралы мәліметтермен салыстыру 42 зат үшін нәтижелердің толық сәйкестігін көрсетті. Химиялық заттардың генотоксикалық әсеріне 29 антиоксиданттар мен радиопротекторлардың модификациялық әсерін зерттеу химиялық қосылыстардың антиоксидантты және радиопротекторлық белсенділігін бастапқы бағалау үшін pSoxS–lux және pKatG–lux биосенсорлар жұбының қолданылуын көрсетті. Алғаш рет lux-биосенсорлардың көмегімен дейтерий (D2O) ауыр радиоактивті емес изотопының химиялық қосылыстардың генотоксикалығына күшейтетін әсері анықталды және мұндай әрекеттің ықтимал механизмдері зерттелді. Сонымен, алынған нәтижелер люкс-биосенсорларды химиялық қосылыстар арасындағы генотоксиканттарды, радиопротекторларды, антиоксидант- тар мен комутагендерді анықтау үшін, сондай-ақ зерттелетін заттың генотоксикалық әсер етуінің ықтимал механизмін зерттеу үшін сәтті қолдануға болатындығын көрсетті.
Түйін сөздер: lux-биосенсорлар, E. coli, дәрілeр, химиялық агенттер, қоршаған ортаны ластайтын заттар, химиялық заттар, генотоксикалық әсер, антиоксиданттар, дейтерий.
Введение
Биосенсоры представляют собой организ- мы, которые отвечают на воздействие факторов окружающей среды, и этот ответ можно количе- ственно зарегистрировать и интерпретировать как определенную биологическую активность фактора воздействия. В качестве биосенсоров наибольшее распространение получили люми- несцирующие бактерии, которые используются для оценки интегральной токсичности факторов окружающей среды [1]. К настоящему времени разработано более 1000 разнообразных тестов, основанных на регистрации биолюминесцен- ции различных святящихся микроорганизмов.
Наибольшее распространение в мире получила система «Microtox», разработанная компанией Microbics Operations of Beckman Instruments Inc (США) в 70 – 80-х гг. [2]. В модифицированном варианте данной тест-системы в качестве био- сенсора служит морская бактерия Vibrio fischeri NRRL, которая отличается высокой чувстви- тельностью к широкому спектру химических загрязнений промышленных, сточных и природ- ных вод, почвы и донных осадков [3].
Существуют и другие коммерческие тест- системы, простота в использовании которых для контроля загрязнения окружающей среды по- зволяет проводить анализы с минимальными за-
тратами и даже в полевых условиях. Однако эти системы имеют и ряд недостатков, главными из которых являются температурные ограничения проведения анализа, такие как проведение из- мерений свечения при пониженной температуре (15 оС), наличие осмопротектора морских бакте- рий и отсутствие специфичности.
Поиск путей снятия вышеперечисленных ограничений привел к созданию рекомби- нантных биосенсоров, представляющих собой штаммы E.coli с многокопийной плазмидой pPHL7, несущей lux-оперон P.leiognthi [4]. Поз- же была создана серия биосенсоров с клони- рованными в векторных плазмидах полными оперонами luxCDABE V.fischery, P.leiognathi и P.luminescence [5]. Эти рекомбинантные штам- мы E.coli используются в России для тестиро- вания на токсичность химических загрязнений окружающей среды в тест-системе «Эколюм»
[3]. Рекомбинантные биосенсоры не нуждаются в осмотической коррекции исследуемых проб и не имеют температурных ограничений. Поэто- му они пригодны для использования в экспери- ментах по изучению токсичности загрязнений пресных вод и водных растворов химических соединений.
Для достижения специфичности lux- биосенсоров на основе штаммов E.coli стали использовать плазмиды с опероном luxCDABE,
Бактериальные lux-биосенсоры в генотоксикологических исследованиях
подставленным под промоторы различных ин- дуцибельных генов [6, 7]. Для обнаружения агентов, способных индуцировать в клетке окис- лительный стресс, были созданы биосенсоры с многокопийной рекомбинантной плазмидой.
Это было достигнуто путем объединения lux- оперона морской бактерии P.luminescens с про- моторами генов каталазы и супероксидисмутазы [8]. Сенсорный белок OxyR специфически ре- агирует на увеличение в бактериальной клетке концентрации перекиси водорода и активирует промотор гена katG, что и приводит к экспрес- сии lux-оперона. Соответственно, сенсорный белок SoxR специфически реагирует на супе- роксид анион-радикал и активирует промотора гена soxS. Для детекции теплового шока в клет- ках E.coli были созданы штаммы с рекомбинант- ными плазмидами, в составе которых lux-оперон объединен с промоторами генов grpE и ibpA.
Отличительной чертой этих генов является то, что они индуцируются при повышенной темпе- ратуре и при некоторых химических веществах, к которым относятся этанол, фенол, перекись водорода, азид натрия и другие. Для изучения генотоксичности химических факторов сре- ды применяют бактериальные lux-биосенсоры, сконструированные по вышеуказанному прин- ципу, и несущие плазмиды с lux-опероном, по- ставленные под контроль промоторов генов recA и cda (сolD). В этом случае генотоксичность об- наруживается как результат активации системы SOS-ответа у E. coli [8, 9].
Для обнаружения ионов тяжелых металлов и алкилирующих веществ были созданы высоко- чувствительные специфические lux-биосенсоры на основе E.coli по вышеописанному принципу.
Бактерии содержат рекомбинантные плазмиды с lux-опероном морской бактерии P.luminescens, который объединен с промоторами оперонов ars и mer и с промоторами генов copA и alkA.
Экспрессия lux-оперона осуществляется с ин- дуцируемых промоторов: ars-оперона (индук- ция ионами мышьяка и сурьмы), mer-оперона (индукция ионами ртути и кадмия), гена copA (индукция ионами серебра и меди) и гена alkA (индукция алкилирующими веществами), соот- ветственно [10].
Для обнаружения антибиотиков в продуктах питания предложены lux-биосенсоры, специфи- чески реагирующие на антибиотики тетрацикли- нового ряда – E.coli MG1655Z1 (pTetA’::lux), β-лактамного ряда – E. coli MG1655 ampC::kanr (pAmpC’::lux), на антибиотики хинолиновой группы – E. coli MG1655 (pColD’::lux) и амино-
гликозиды – E. coli MG1655 (pIbpA’::lux) [11].
Была показана высокая специфичность данных штаммов на указанные группы антибиотиков.
Lux-биосенсоры на основе рекомбинантных штаммов широко используются для детекции за- грязнения природных вод [12-15] и почвы [16].
Использование lux-биосенсоров для масштаб- ного мониторинга позволяет экономить время на анализ, уменьшает материальные затраты и требует минимального оборудования для считы- вания люминесценции, что, несомненно, делает данный метод востребованным при необходимо- сти оценки большого количества проб и выгод- но его выделяет при сравнении с классическими методиками.
Таким образом, различные природные и ре- комбинантные люминесцирующие бактерии стали инструментом проведения экологического мониторинга. Созданы специфичные «репор- терные системы», которые расширили сферу применения люминесцентного анализа. Они ос- нованы на результатах фундаментальных иссле- дований механизмов работы сигнальных систем у бактерий. Идентификация и секвенирование генов, контролирующих синтез белков, входя- щих в сигнальные системы, позволили создавать рекомбинантные люминесцирующие бактери- альные биосенсоры.
В настоящей работе представлены основные результаты исследований с применением lux- биосенсоров на основе штамма Е. coli MG1655 с целью определения возможности их исполь- зования для изучения генотоксичности широко- го круга химических соединений и механизмов их генотоксического действия, антиоксидант- ной и радиопротекторной активности и других факторов, модифицирующих генотоксическую активность.
Материалы и методы
При формировании набора lux-биосенсоров нами были использованы штаммы Е.coli MG1655, несущие плазмиду с промоторами индуцибельных генов генов: recA, colD, dinI, alkA, soxS и katG, транскрипционно сшитыми с lux-опероном люминесцирующей бактерии Photorhabdus luminescens. Набор таких биосен- соров зависел от задачи исследования. Напри- мер, для изучения генотоксичности химических соединений были использованы биосенсоры pRecA-lux и pColD-lux с промоторами гена recA и гена колицина cda (pColD), соответственно. Для изучения способности химических соединений
53 С.К. Абилев и др.
индуцировать генотоксический эффект путем генерации в клетке активных форм кислорода в батарею включали РSoxS-lux и РKatG-lux. В чис- ло соединений, индуцирующих в клетке окисли- тельный стресс, входят соли тяжелых металлов и ряд фармакологически активных препаратов.
Поэтому нами для изучения генотоксичности широкого набора химических был использован набор из трех lux-биосенсоров E.coli, несущих рекомбинантную плазмиду с lux-опероном, сли- тым с промоторами генов супероксиддисмутазы SoxS, каталазы KatG или колицина ColD.
Детали процедуры проведения эксперимен- тов описаны в работах [8, 17-19].
Результаты и обсуждение
На первом этапе изучали возможность ис- пользования lux-биосенсоров для изучения ге- нотоксичности широкого круга органических и неорганических химических соединений. Это связано с тем, что создатели таких биосенсоров ориентируются на результаты, полученные при тестировании ограниченного числа известных стандартных мутагенов. Поэтому для введения новых биосенсоров в практику изучения гено- токсичности факторов окружающей в качестве тест-системы принято предварительно сравни- вать результаты тестирования большого числа разнообразных химических соединений с ранее полученными данными в других тест-системах.
Это позволяет определить чувствительность и специфичность новой тест-системы.
Нами было проведено тестирование на ге- нотоксичность 47 химических соединений на батарее трех биосенсоров E.coli K12: pSoxS–
lux, pKatG–lux и pColD–lux, несущих рекомби- нантную плазмиду. В состав плазмиды входит lux-оперон, который объединен с промоторами генов супероксидисмутазы soxS, каталазы katG и колицина colD. Использованная батарея био- сенсоров позволяет оценить оксидантную и ДНК-повреждающую активности исследован- ных препаратов. По химической структуре и области применения тестированные соединения можно условно объединить в несколько групп:
содержащие нитрогруппу, соли металлов, ана- логи оснований, интеркалирующие в ДНК, противоопухолевые, антибактериальные и раз- нообразные лекарственные средства. 20 веществ показали активность в использованной батарее биосенсоров: 16 веществ индуцировали SOS- ответ, 6 – индуцировали окислительный стресс.
Сравнение полученных результатов с данными
о мутагенной активности этих препаратов на тест-штаммах S. typhimurium показало полное совпадение результатов для 42 веществ. Lux- биосенсоры показали высокую чувствительно- стью к действию генотоксикантов. Тест-система с биосенсорами отличалась быстротой выполне- ния экспериментов, что позволяло, получить ре- зультаты в течение 3-4 часов. Полученные нами результаты позволяют утверждать, что в отли- чие от теста Эймса со штаммами S. typhimurium, тест-система с lux-биосенсорами легко поддает- ся автоматизации [17].
При сравнении результаты тестирования веществ на биосенсоре pColD-lux совпали с ре- зультатами изучения большого числа веществ в SOS-хромотесте [20]. В последнем случае для изучения генотоксичности химических со- единений используется штамм E. coli PQ37, у которого ген lacZ слит с промотором гена sfiA, входящего в систему SOS-ответ [21]. Если ответ биосенсора pColD-lux регистрируется по интен- сивности свечения, то ответ штамма E. coli PQ37 – по результатам биохимической реакции галак- тозидазы с субстратом ОНФГ (о-нитрофенил-β- D-галактопиранозил).
Таким образом, нами было показано, что lux- тест на SOS-ответ E.coli с точки зрения техни- ческого выполнения и по экономичности более удобен, чем SOS-хромотест, так как регистрация ответа происходит по свечению бактерий и не требует дополнительных манипуляций, таких как лизис бактерий после инкубации и опреде- ление ферментативной активности. Непосред- ственный анализ люминесценции бактерий по- зволяет одновременно регистрировать зависи- мость SOS-ответа как от концентрации тестиру- емого соединения, так и от продолжительности воздействия в динамике.
На втором этапе нами была поставлена за- дача определения возможности использования биосенсоров pSoxS–lux и pKatG–lux в качестве тест-системы для выявления антиоксидантов и антимутагенов из различных источников – при- родных и синтетических. Изучали влияние 29 веществ, включая известные антиоксиданты, противолучевые средства, аминокислоты и ви- тамины, на окислительный стресс у биосенсо- ров pSoxS–lux и pKatG–lux, индуцированный паракватом и перекисью, соответственно. Лю- минесценция биосенсоров у этих биосенсоров происходит в результате активации промотора генов soxS и katA в ответ на увеличение концен- трации супероксид-радикала и Н2О2 в клетке.
В случае антиоксидантного действия изучае-
Бактериальные lux-биосенсоры в генотоксикологических исследованиях
мого вещества интенсивность индуцированной люминесценции у биосенсоров снижается, а в случае прооксидантного действия – возрастает [19].
Из 29 исследованных веществ 23 прояви- ли антиоксидантную активность на биосенсоре pKatG-lux (79%) и 22 на биосенсоре pSoxS-lux (76%). Это означает, что 22 вещества подавляли окислительный стресс в клетках E.coli в резуль- тате снижения концентрации как супероксид-ра- дикала, так и Н2О2. Изученные противолучевые средства (10 веществ) проявили разную степень про- и антиоксидантной активности. Так, лити- евая и магниевая соли дисульфида глутатиона, цинковая соль восстановленного глутатиона, мо- ликсан и индралин (Б-190) в низких концентра- циях показали прооксидантную на биосенсоpе KatG-lux, тогда как генистеин, цистамин и АЕД – на биосенсоре pSoxS. По итогам работы был сделан вывод о применимости тест-системы из двух биосенсоров pSoxS–lux и pKatG–lux для первичной оценки потенциальной антиокси- дантной и радиопротекторной активности хими- ческих соединений [19].
В экспериментах с использованием данной тест-системы была изучена антиоксидантная ак- тивность бесклеточных супернатантов культур штаммов лактобацилл, выделенных из микро- биоты человека. Более 60% из исследованных 81 штамма лактобацилл 5 демонстрировали антиоксидантную активность. Активность ряда штаммов была подтверждена методом определе- ния суммарного количества глутатиона [22].
Нами впервые в мире была показана спо- собность «тяжелой воды» – оксида дейтерия (D2O) модифицировать активность химических генотоксикантов и мутагенов клеток E. coli.
Для регистрации этого феномена использовали биосенсоры pRecA–lux и pColD–lux, люминес- цирующие при SOS-репарации бактериальных клеток в ответ на повреждение ДНК [23]. Эф- фект дейтерирования в биологических системах заключается в замедлении многих ферментатив- ных процессов, которое связано с замещением водорода на D в биологических молекулах, так как связь C–D примерно в 10 раз прочнее, чем С-Н [24]. Поэтому изучение модифицирующе- го действия дейтерия на генетические процес- сы в клетках живых организмов имеет большое значение хотя бы в силу того, что в настоящее время недостаток природной питьевой являет- ся глобальной проблемой. Одним из способов добычи питьевой воды является опреснение морской воды с помощью атомных реакторных
установок, что повышает содержание дейтерия в воде.
При изучении влияния D2O на индуцибель- ные процессы в бактериальной клетке с исполь- зованием дейтерированных и недейтерирован- ных культур биосенсоров pRecA–lux и pKatA–
lux было выявлено, что D2O снижает уровень экспрессии гена katA, индуцированной переки- сью водорода. Это означает, что инактивация Н2О2 каталазой в клетке замедляется и, соответ- ственно, происходит увеличение пула гидрок- сильных радикалов, вызывающих однонитевые разрывы в ДНК. Последнее обстоятельство явля- ется причиной индукции SOS-репарации ДНК, регистрируемой по увеличению экспрессии гена recA [25].
Подобные результаты были получены при изучении влияния D2O на экспрессию гена alkA, индуцированную алкилирующими мутагенами – нитрозометилмочевиной и метилметансульфо- натом у биосенсора pAlkA–lux. Предварительное дейтерирование бактерий усиливало экспрессию гена alkA в зависимости от концентрации D2O и мутагенов от 1,3 до 5 раз. Для объяснения этого феномена было выдвинуто предположение, что дейтерирование влияет на взаимодействие алки- лированного белка Ada с промотором. Это мо- жет привести к стабилизации связи между про- мотором и транскрипционным фактором, то есть белком Ada. В результате этого дейтерирование приводит к усилению транскрипции гена alkA [18]. Это основано на современных знаниях о регуляции экспрессии генов, входящих в состав ada-регулона E.coli [26].
Таким образом, нами было установлено, что D2O может модифицировать генетические эффекты химических мутагенов, и это связа- но с изменением в дейтерированных клетках активности тех или иных ферментных систем, участвующих в биотрансформации самого мутагена или репарации повреждений ДНК.
В этой связи тяжёлый нерадиоактивный изо- топ водорода дейтерий можно рассматривать в качестве комутагена, который, не обладая собственной мутагенной активностью, может усиливать мутагенную активность других ве- ществ.
Заключение
Нами в период 2016-2020 гг. проведены мас- штабные исследования пригодности рекомби- нантных люминесцирующих биосенсоров для изучения потенциальной генотоксичности и ан-
55 С.К. Абилев и др.
тигенотоксичности широкого круга химических соединений. Результаты тестирования 47 хими- ческих соединений на 3-х биосенсорах совпали с данными изучения их мутагенной активности на тест-штаммах S.typhimurium в 42 случаях. Тести- рование 29 антиоксидантов и радиопротекторов с помощью lux-биосенсоров pSoxS–lux и pKatG–
lux показало, что эти биосенсоры с успехом мо- гут быть использованы для первичной оценки потенциальной антиоксидантной и радиопро- текторной активности химических соединений.
Впервые с помощью lux-биосенсоров обнаруже-
но влияние тяжёлого нерадиоактивного изотопа водорода D2O на генотоксичность химических соединений.
В целом, использованные нами lux- биосенсоры, основанные на штаммах E. coli и несущие рекомбинантную плазмиду с lux- опероном люминесцирующей бактерии Photorhabdus luminescens, объединенном с про- моторами различных индуцибельных генов, мо- гут быть использованы для тестирования широ- ко круга химических соединений на генотоксич- ность и модифицирующих ее факторов.
Литература
1 Красатюк В.А., Гительзон И.И. Использование святящихся бактерий в биолюминесцентном анализе // Успехи микробиологии. – 1987. – Т. 21. – С. 3-30.
2 Verschaeve L.,Van Gompel J., Thilemans L., Regniers, L., Vanparys P., Van der Lelie, D. VITOTOX bacterial genotoxic- ity and toxicity test for the rapid screening of chemicals // Environ. Molec. Mutagenesis. – 1999. – Vol. 33. – P. 240–248.
3 Дерябин Д.Г. Бактериальная биолюминесценция: фундаментальные и прикладные аспекты. – М.: Наука, 2009. – 246 с.
4 Илларионов Б.А., Протопопова М.И. Клонирование и экспрессия генов люминесцентной системы Photobacterium leiognathi в плазмидном векторе pUC18 // Генетика. – 1985. – № 6. – C.10-12
5 Данилов В.С., Зарубина А.П., Ерошников Г.Е. Сенсорные биолюминесцентные системы на основе lux-оперонов разных видов люминесцентных бактерий // Вестник МГУ. Сер. Биология. – 2002. – №3. – С. 20–24.
6 Yagur-Kroll S., Bilic B., Belkin S. Strategies for enhancing bioluminescent bacterial sensor performance by promoter region manipulation // Microb. Biotechnol. – 2010. – Vol. 3. – P. 300–310. doi:10.1111/j.1751-7915.2009.00149.x
7 Yagur-Kroll S., Belkin S. Upgrading bioluminescent bacterial bioreporter performance by splitting the lux operon // Ana- lyt. Bioanalyt. Chem. – 2011. – Vol. 400. – P. 1071–1082
8 Котова В.Ю., Манухов И.В., Завильгельский Г.Б. Lux-биосенсоры для детекции SOS-ответа, теплового шока и окислительного стресса // Биотехнология. – 2009. – №6. – С. 16-25. doi 10:1134/S0003683810080089.
9 Птицын Л.Р. Биолюминесцентный анализ SOS-ответа клеток Escherichia coli // Генетика 1996. – Т. 32, №3. С. – 354–358.
10 Завильгельский Г. Б., Котова В. Ю., Манухов И.В. Сенсорные биолюминесцентные системы на основе lux- оперонов для детекции токсичных веществ // Химическая физика. – 2012. – Т. 31, №10. – С. 15-22.
11 Котова В. Ю., Рыженкова К. В., Манухов И. В., Завильгельский Г.Б. Индуцируемые специфические lux-биосенсоры для детекции антибиотиков: конструирование и основные характеристики // Прикладная биохимия и микробиол. – 2014. –
№1. – С. 112-112. doi: 10.7868/S0555109914010073.
12 Сазыкина М. А., Чистяков В.А., Сазыкин И.С., Новикова Е. М., Кхатаб З. С., Лагутова Л. П., Латышев А.В. Ге- нотоксичность воды родников г. Ростова-на-Дону (2009 г.) // Изв. Высш. Учебн. заведений. Северо-Кавказский регион.
Естественные науки. – 2011. – № 2. – С. 44-46.
13 Сазыкина М. А., Чистяков В. А., Сазыкин И.С. Лагутова, Л. П., Новикова, Е. М., Латышев, А. И. Использование бактериального lux-биосенсора для детекции загрязнения природных вод ртутью // Вода: химия и экология. – 2010. – №5.
– С. 24-29.
14 Ловинская А.В., Колумбаева С.Ж., Суворова М.А., Ильясова А.И., Абилев С.К. Токсическая и мутагенная актив- ность родников г. Алматы // Вестник КазНУ. Серия Экология. – 2019. – №3 (60). doi: https://doi.org/10.26577/EJE-2019-3-e4 15 Lovinskaya A, Kolumbayeva S, Begimbetova D., Suvorova M., Bekmagambetova N., Abilev S. Toxic and genotoxic activity of river waters of the Kazakhstan // Acta Ecologica Sinica. – 2021. – P.13 doi:10.1016/j.chnaes.2021.01.011
16 Сазыкина М. А., Новикова Е. М., Кхатаб З. С., Чистяков В. А., Сазыкин И. С. Токсичность почв городов Ростов- ской области // Теорет. и приклад. экология. – 2012. – №2. – С. 76-81.
17 Игонина Е.В., Марсова М.В., Абилев С.К. Lux-биосенсоры: скрининг биологически активных соединений на ге- нотоксичность // Экологическая генетика. – 2016. – №4. – С. 52-62. doi: 10.17816/ecogen14452-62.
18 Абилев С.К., Свиридова Д.А., Гребенюк А.Н., Игонина Е. В., Смирнова С. В. Изучение про- и антиоксидантной активностей противолучевых средств с помощью lux-биосенсоров // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2019. – Т.
59, № 5. – С. 475–487. doi: 10.1134/S0869803119040039
19 Smirnova S.V., Abilev S.K., Igonina E.V., Glaser V. M., Parmon V.N., Yankovsky N. K. The Effect of Deuterium on Induction of the ada-Regulon with Alkylating Compounds in the Cells of Escherichia coli // Russian Journal of Genetics. – 2018. – Vol. 54, No.8. – P. 919–924. doi: 10.1134/S1022795418080124
Бактериальные lux-биосенсоры в генотоксикологических исследованиях
20 Quillardet P., Hofnung M. SOS chromotest: A review // Mutat. Res. – 1993. – V. 297. – P. 235-279. doi: 10.1016/0165- 1110(93)90019-j
21 Quillardet P., Huisman O., D’Ari R., Hofnung M. SOS chromotest, a direct assay of induction of an SOS function in Esch- erichia coli K12 to measure genotoxity // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. – 1982. – V.79. – P. 5971-5975. doi: 10.1073/pnas.79.19.5971 22 Marsova M.V., Abilev S.K., Poluektova E.U., Danilenko V. N. A bioluminescent test system reveals valuable antioxidant properties of lactobacillus strains from human microbiota // World Journal of Microbiol. Biotechnol. – 2018. – Vol. 34. – P. 27. doi:
10.1007/s11274-018-2410-2
23 Abilev S. K., Smirnova S.V., Igonina E.V., Parmon V.N., Yankovsky N. K. Deuterium Oxide Enhances Escherichia coli SOS Response Induced by Genotoxicants // Doklady Biol. Sci. – 2018. – V. 480. – P. 1–5. doi: 10.1134/S0012496618030031
24 Лобышев В.И., Калиниченко Л.П. Изотопные эффекты D2O в биологических системах. – М.: Наука, 1978. – 215 с.
25 Абилев C.К., Игонина Е. В., Смирнова С. В., Рубанович А. В. Влияние дейтерия на экспрессию индуцибель- ных генов у Escherichia coli // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2019. – Т. 59, № 3. – C. 305–310. doi: 10.1134/
S0869803119030032
26 Mielecki D., Wrzesin´ski M., Grzesiuk E. Inducible repair of alkylated DNA in microorganisms // Muta.t Res. – 2015. – V.
763. – P. 294–305. doi 10.1016/j.mrrev.2014.12.001
References
1 Krasatyuk, V.A., Gitel`zon, I.I. “ Ispol`zovanie svyatyashhixsya bakterij v biolyuminescentnom analize [Use of luminous bacteria in bioluminescent analysis].” Uspexi mikrobiologii 21 (1987): 3-30. (In Russ.)
2 Verschaeve, L.,Van Gompel, J., Thilemans, L., Regniers, L., Vanparys, P., Van der Lelie, D. “VITOTOX bacterial geno- toxicity and toxicity test for the rapid screening of chemicals.” Environ. Molec. Mutagenesis 33 (1999): 240–248.
3 Deryabin, D.G. Bakterial`naya biolyuminescenciya: fundamental`ny`e i prikladny`e aspekty [Bacterial bioluminescence:
fundamental and applied aspects]. Moskva: Nauka, 2009: 246p. (In Russ.)
4 Illarionov, B.A., Protopopova, M.I. “Klonirovanie i e`kspressiya genov lyuminescentnoj sistemy` Photobacterium leiog- nathi v plazmidnom vektore pUC18 [Cloning and expression of Photobacterium leiognathi luminescent system genes in the pUC18 plasmid vector].” Genetika, no 6 (1985): 10-12. (In Russ.)
5 Danilov, V.S., Zarubina, A.P., Eroshnikov, G.E. “Sensorny`e biolyuminescentny`e sistemy`na osnove lux-operonov razny`x vidov lyuminescentny`x bakterij [Sensory bioluminescent systems based on lux-operons of different types of luminescent bacteria].” Vestnik MGU. Ser. Biologiya, no 3 (2002): 20–24. (In Russ.)
6 Yagur-Kroll, S., Bilic, B., Belkin, S. “Strategies for enhancing bioluminescent bacterial sensor performance by promoter region manipulation.” Microb. Biotechnol. 3 (2010): 300–310. doi:10.1111/j.1751-7915.2009.00149.x
7 Yagur-Kroll, S., Belkin, S. “Upgrading bioluminescent bacterial bioreporter performance by splitting the lux operon.”
Analyt. Bioanalyt. Chem. 400 (2011): 1071–1082.
8 Kotova, V.Yu., Manuxov, I.V., Zavil`gel`skij, G.B. “Lux-biosensory` dlya detekcii SOS-otveta, teplovogo shoka i okislitel`nogo stressa [Lux-biosensors for detection of SOS-response, heat shock and oxidative stress].” no 6 (2009): 16-25. (In Russ.) doi 10:1134/S0003683810080089.
9 Pticyn, L.R. “Biolyuminescentny`j analiz SOS-otveta kletok Escherichia coli [Bioluminescent analysis of the SOS re- sponse of Escherichia coli cells].” Genetika 32 (1996): 354–358. (In Russ.)
10 Zavil`gel`skij, G. B., Kotova, V. Yu., i Manuxov, I.V. “Sensorny`e biolyuminescentny`e sistemy` na osnove lux-operonov dlya detekcii toksichny`x veshhestv [Sensor bioluminescent systems based on lux-operons for the detection of toxic substances].”
Ximicheskaya fizika 31, no 10 (2012): 15-22. (In Russ.)
11 Kotova, V.Yu., Ry`zhenkova, K.V., Manuxov, I.V., Zavil`gel`skij, G.B. “Induciruemy`e specificheskie lux-biosensory`
dlya detekcii antibiotikov: konstruirovanie i osnovny`e xarakteristiki [Inducible specific luxbiosensors for the detection of antibi- otics: construction and main parametrs].” Prikladnaya bioximiya i mikrobiol 50, no 1 (2014): 112-117. (In Russ.)]. doi: 10.7868/
S0555109914010073.
12 Sazy`kina, M.A., Chistyakov, V.A., Sazy`kin, I.S., Novikova, E.M., Khatab, Z.S. Lagutova, L.P., Latishev, A.V.
“Genotoksichnost` vody` rodnikov g. Rostova-na-Donu (2009 g.) [Genotoxicity of spring water in Rostov-on-Don (2009)].” Izv.
Vy`sshix uchebny`x zavedenij. Severo-Kavkazskij region. Estestvenny`e nauki, no 2 (2011): 44-46. (In Russ.)
13 Sazy`kina, M. A., Chistyakov, V. A., Sazy`kin, I. S., Lagutova, L. P., Novikova, E. M., Latishev, A. I. “Ispol`zovanie bakterial`nogo lux-biosensora dlya detekcii zagryazneniya prirodny`x vod rtut`yu [Using a bacterial lux biosensor for detecting mercury contamination of natural waters].” Voda: ximiya i e`kologiya, no 5 (2010): 24-29. (In Russ.).
14 Lovinskaya, A.V., Kolumbaeva, S.J., Suvorova, M.A., Ilyasova, A.I., Abilev, S.K. “Toksicheskaya i mutagennaya ak- tivnost rodnikov g. Almati [Toxic and mutagenic activity of springs in Almaty].” Vestnik KazNU. Seriya Ekologiya 60, no 3 (2019).
https://doi.org/10.26577/EJE-2019-3-e4
15 Lovinskaya, A, Kolumbayeva, S, Begimbetova, D., Suvorova, M., Bekmagambetova, N., Abilev, S. “Toxic and genotoxic activity of river waters of the Kazakhstan.” Acta Ecologica Sinica (2021): 13. doi:10.1016/j.chnaes.2021.01.011
16 Sazikina, M.A., Novikova, E.M., Khatab, Z. S., Chistyakov, V. A., Sazikin, I.S. “Toksichnost pochv gorodov Rostovskoi oblasti [Toxicity of soils in the cities of the Rostov region].” Teoret. i priklad. Ekologiya, no 2, (2012): 76-81. (In Russ.).
17 Igonina, E.V., Marsova, M.V., Abilev, S.K. “Lux_biosensori_ skrining biologicheski aktivnih soedinenii na genotoksich- nost [Lux-biosensors: screening of biologically active compounds for genotoxicity].” Ekologicheskaya genetika, no 4 (2016): 52-62 (In Russ.) doi: 10.17816/ ecogen144.