Випадало чути від не дуже шанованих, втім, на жаль, непоодиноких у своєму невігластві людей: “Яка з вашої науки користь? От можете ліки проти раку чи атомну бомбу?” У відповідь на такий закид можна навести довгий список аргументів. Про ліки та бомби не скажу, а от продовольства, що потрібно кожному з нас щодня і від якого напряму залежить економіка України, не буде без фітопатологічної науки. Глибоке розуміння процесів, що відбуваються поміж рослиною та патогенним грибом, лежить в основі заходів із захисту цих рослин та визначає розмір врожаїв.
Фахівці кафедри мікології та фітоімунології (єдиної в Україні!) регулярно консультують агропідприємців країни щодо захисту рослин. Дивіться відеоподкаст за участі завідувача кафедри Олександра Акулова на тему технологій вирощування та захисту сої.
5 липня 2024 р. доцент кафедри мікології та фітоімунології Олександр Акулов взяв участь у семінарі “Аналіз рослин”. Захід відбувався на базі Освіторія хаб, що у Києві, під егідою лабораторії “Агротест” і зібрав багато аграріїв з різних регіонів України. Під час семінару Олександр представив доповідь, присвячену етіології, методології та проблемним питанням діагностики хвороб рослин. Захід мав практичну направленість. Матеріали семінару будуть використані при вдосконаленні практикуму “Діагностика хвороб рослин”, що викладається студентам 4 курсу.
Citizen Science – сила! І у певних царинах науки – рушійна. У багатьох країнах Європи існують національні чи локальні мікологічні товариства, що обʼєднують тисячі людей. Часто активісти таких спільнот активно користуються не лише мікроскопами, а й методами молекулярної ідентифікації. У США неформальна спільнота Fungal Sequencing є лідером у ДНК-штрихкодуванні макроміцетів Північної Америки (я маю на увазі, залишивши професійних мікологів далеко позаду за масштабом опрацьованого матеріалу). У Сполученому Королівстві такі спільноти щороку моніторять плодоношення грибів з 60-х років ХХ ст., для кожної комірки сітки 10 × 10 км на всій території країни! В Нідерландах – не так давно, але для сітки 5 × 5 км! Аналогічно в Данії, і це я, напевно, не володію вичерпною інформацією щодо інших країн. Завдяки активності мікологів-аматорів, в цих країнах видано національні атласи грибів, а динаміка популяцій рідкісних та вразливих видів відома за десятиліття. Уряди цих країн мають можливість ухвалювати рішення щодо природоохоронних заходів, спираючись на залізобетонну доказову базу. Ці матеріали наповнюють гербарії, і на них опираються фундаментальні дослідження з, наприклад, впливу змін клімату на поширення та динаміку плодоношення грибів. Це не означає, що професійних мікологів в тих країнах нема – просто їх в принципі мало.
В Україні (поки) немає формалізованого мікологічного товариства, зате є чудова Facebook-спільнота Гриби України, що, фактично, виконує основні функції з гуртування мікологів-любителів. Вже зараз у нас є талановиті та просунуті аматори, що здатні розрізнити види грибів незгірше професіоналів. Що на виході (крім важливої соціальної ролі)? Поки – окремі дослідження, такі як свіжа стаття в Українському ботанічному журналі, першим і ключовим автором якого є міколог-аматор Павло Мартинюк. Професійні мікологи – доцент нашої кафедри Олег Прилуцький та професорка університету Трансмонтани і Верхнього Дору (Португалія) Гілерміна Маркес – лише допомогли на певних етапах роботи над матеріалом та рукописом. Віримо, що рано чи пізно аматорський рух в нашій країні також стане локомотивом поступу мікології!
Кафедра мікології та фітоімунології представить Каразінський університет у найбільшому європейському проєкті з вивчення різноманіття макрогрибів FunDive!
Проєкт обʼєднує 32 наукові та освітні установи з 15 країн Європи, та фінансується в межах глобальної програми Biodiversa+. Його метою є всебічне сприяння дослідженням різноманіття, екології, фенології грибів на континенті, із залученням як традиційних мікологічних методів, так і новітніх молекулярно-генетичних та цифрових технологій. Особливу увагу приділено налагодженню комунікації між професійними мікологами та наявною мережею мікологів-аматорів, а також сприянню розвитку цієї мережі.
З українського боку, заплановані соціальні заходи з налагодження співпраці українських мікологів-аматорів з однодумцями з інших країн, молекулярно-генетичний аналіз типових зразків видів, описаних з території України, а також, якщо дозволять обставини воєнного часу, навчання українських студентів методам ДНК-штрихкодування грибів.
Пишаємося Каразінським, що наразі є єдиним представником України у мережі, та побажаємо успіху проєктові!
28 лютого 2024 р. доцент кафедри мікології та фітоімунології Олександр Акулов узяв участь у великому науково-практичному семінарі «SUGAR WORLD 2024». Цей захід проводиться Національною асоціацією цукровиків України й збирає представників менеджменту господарств, заводів, хімічних та селекційних компаній, що розвивають бурякоцукровий комплекс країни. В довоєнні роки семінар збирав кількасот учасників з різних країн світу.
Під час цьогорічного семінару Олександр Акулов представив доповідь про найбільш шкодочинні хвороби цукрового буряка та особливості їх контролю. Слід зауважити, що протягом кількох останніх років честь представляти фітопатологів країни на цьому заході випадає саме науковцям Каразінському університету.
В період зимових канікул доцент кафедри мікології та фітоімунології Олександр Акулов взяв участь у проведенні 12 навчальних семінарів та круглих столів для співробітників великих аграрних, хімічних, біотехнологічних та селекційних компаній України. Тематика навчань – проблемні хвороби сільськогосподарських рослин і сучасні технології їх контролю. Сумарно у навчанні взяли участь понад тисяча осіб з різних підприємств і регіонів країни.
Попри війну, кафедра розвиває багаторічну плідну співпрацю з такими агрохолдингами, як «Контінентал Фармерз Груп», «Миронівський хлібопродукт», «Кернел», «Вітагро», «ТАС Агро» та інші. Ця співпраця є взаємовигідною. З одного боку, в ході дискусій відбувається корегування технологічних карт вирощування с/г культур з урахуванням досвіду попередніх років. З іншого боку, викладачі та студенти кафедри мають доступ до найактуальнішої інформації й найсучасніших технологій, що дозволяє вдосконалювати навчальний процес і реалізовувати сумісні наукові проєкти.
Банк навчальних матеріалів безперервно оновлюється, – це неодмінна частина роботи викладачів кафедри. На нашому сайті є розділ Презентації до занять, де ви можете ознайомитися з мультимедійними слайдами для частини курсів. Проте ми, на жаль, не можемо оновлювати його дуже часто. В новому році (з настанням якого, до речі, ми вас, наші дорогі читачі, вітаємо!) ми докладемо всіх зусиль аби актуалізувати банк презентацій. І прекрасним початком буде свіжа презентація Олександра Акулова, присвячена захворюванням винограду грибної природи. Підписуйтеся на оновлення, аби не пропустити нові презентації!
Днями вийшла друком монументальна збірка “Моніторинг та охорона біорізноманіття в Україні”, у 3-му томі якої назбирався досить потужний пул статей, присвячених концептуальним питанням збереження та відтворення біорізноманіття. Викладач кафедри Олег Прилуцький також став одним із авторів збірки. Чому відкриті дані з біорізноманіття – це добре, що заважає таким даним стати дієвим рушієм у процесі ухвалення рішень в Україні, і що тут можна вдіяти – у повному тексті статті Олега Прилуцького.
Продовження фахових розповідей про збудник COVID-19 (а також його родичів та друзів) від автора університетського підручника “Вірусологія”, доцента нашої кафедри Сергія Шамрая (доступний за посиланням). Читайте також першу, другу та третю частини на нашому сайті, якщо Ви досі цього не зробили.
Ось і наступний (і можливо останній) есей про SARS-CoV-2 і хворобу з дивною назвою COVID-19. До цього есея мене спонукало відео на ютубі, яке мені надіслали.
З нього я зокрема з подивом дізнався, що на початку 20-го сторіччя була епідемія ВІРУСНОГО захворювання – черевного тифу, проти якого робили ПРОФІЛАКТИЧНІ ЩЕПЛЕННЯ! Ну, з відео я ще багато чого цікавого дізнався, хоча додивитися до кінця не зміг. Крім цього відео, є багато дописів, автори яких маніпулюють статистичними даними і доводять, що нема насправді смертей від цієї хвороби. Або навіть і сам новий коронавірус є вигадкою, або що вірус передається через 5G, і взагалі все це розробка чи то жидо-масонів, чи то ілюмінатів, чи то Всесвітнього уряду на чолі з Соросом, чи то їх усіх разом. А може, насправді це їхня вигадка, щоб зруйнувати економіку і все забрати собі.
Сперечатися з цим усім – марна праця. Якщо людина у це ВІРИТЬ – як можна переконати, що її віра марна? При цьому, чим більша дурня, у яку вірить людина, тим міцніша її віра. Тому я не збираюся дискутувати щодо окремих пунктів таких дописів.
Перше, що хочу сказати. SARS-CoV-2 дійсно існує, як і інші шість бетакоронавірусів, які інфікують людей. Він виник внаслідок мутацій і рекомбінацій у вірусу кажанів, на які впливав природній добір, це беззаперечно. Дуже гарний пост на цю тему зробив пан Олександр Зіненко.
Друге, чи дійсно від цього вірусу помирає так багато людей? Мені тут важко щось сказати, але якщо вважати, що летальність від нього не вище, ніж від сезонного грипу, то виглядає так, що наприклад у Італії і Іспанії придурювались, що в них бракує місця в моргах. У минулому році теж льодовий палац у Мадриді використовували як тимчасовий морг? Трамп також не вірив у коронавірус, але був вимушений ввести карантинні заходи. У Нью-Йорку і минулого року також померлих ховали у братських могилах? Але це звісно не вірус Ебола і навіть не атипова пневмонія. Тому я б сказав так: не треба панікувати, але не треба і легковажити. І деякі обмежувальні заходи, хоча і набридлі, але є необхідними на деякий час.
Трете, вакцина від SARS-CoV-2. Зрозуміло, що найкраще було б зробити вакцину (і отримати мільйон зелених від нашого, перепрошую, президента). Але досі невідомо, чи формується стійкий набутий імунітет до нього. Є погана новина – у Японії і Південній Кореї фіксували випадки повторного зараження SARS-CoV-2 у людей, які одужали після першого зараження. Але поки що панікувати не слід. У людей завжди трапляються випадки, коли після вакцинації (як і після перенесеної хвороби) не встановлюється достатній рівень набутого імунітету. Інша можливість – у цих людей вірус десь сховався у організмі від імунної система, а потім чомусь реактивувався (але спеціалісти визнають, що не розуміють, де він міг ховатися і як реактивувався). Дійсно погана новина буде, якщо антигени SARS-CoV-2 можуть достатньо швидко мутувати без зниження інфективності і вірулентності (як наприклад у вірусу грипу). І взагалі, що зараз можу сказати я стосовно набутого імунітету, якщо виконавчий директор ВООЗ Майк Раян нещодавно заявив: «Що стосується видужання, а потім (можливого) нового зараження, я гадаю, що ми не маємо відповіді на це запитання». Лякає тільки, що російськи спеціалісти пригрозили влітку розпочати випробування вакцини проти SARS-CoV-2. Враховуючи їхню кваліфікацію, після початку випробування можна очікувати нового спалаху хвороби. Але, можливо, вони не будуть використовувати у вакцині послаблені або вбити вірусні частки. А з білками-антигенами хай експериментують.
Четверте, ліки від COVID-19. Якщо вакцинація, тобто активна імунізація проти SARS-CoV-2 поки що є віддаленою перспективою, то пасивна імунізація, тобто введення плазми крові осіб, які одужали від COVID-19 (так званої реконвалесцентної плазми), видається перспективним. Ця плазма крові містить специфічні до вірусних часток антитіла, і введення 200 мл плазми на тлі підтримуючої терапії не викликало негативних наслідків і покращило стан хворих. Принаймні, так пише Панас (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS), якому я довіряю. Хоча автори цієї статті усі китайці.
Що стосується противірусних препаратів, згадуються і ліки проти малярії, і препарати-інгібітори протеаз (пам’ятаєте, розрізання протеазами білка S критично важливе для потрапляння вірусної частки в клітину) і багато інших. Але все це на стадії випробування. І навіть якщо були б вже препарати з доведеною ефективністю для лікування COVID-19, у мене є принцип – не давати нікому ніяких рекомендацій щодо лікування вірусних інфекцій. Я не лікар, не давав ніякої клятви Гіппократа і якщо експериментую зі здоров’ям, то із своїм власним. Цю стару мавпу вже нікому не жаль, навіть мені самому.
Згадаю тільки два класи противірусних препаратів, цікавих з точки зору загальної вірусології. Перший клас – це аналоги нуклеозидів, які у інтернеті чомусь часто звуть аналогами нуклеотидів. Але нуклеозид перетвориться на нуклеотид тільки після фосфорилювання. Сенс використання таких препаратів полягає в тому, що аналог нуклеозиду перетворюється на аналог нуклеотиду тільки чи переважно в тих клітинах, де є вірус. Тут він і блокує синтез нуклеїнових кислот, вставляючись у ланцюг нуклеїнової кислоти, що синтезується, замість звичайного нуклеотиду.
Подальшій синтез нуклеїнового ланцюга зупиняється. Деякі з таких препаратів є на диво безпечними і не мають негативних ефектів на здоров’я. Низка аналогів нуклеозидів використовують проти РНК-геномних вірусів, вони блокують синтез РНК РНК-залежною РНК полімеразою. Але цей клятий SARS-CoV-2 певним чином є винятком. Для того, щоб зрозуміти, у чому полягає виняток, зробимо маленькій ліричний відступ. Реплікація ДНК виконується ДНК-залежною ДНК-полімеразою, яка має здатність виправляти невірно спаровані (некомплементарні) основи. Ще кажуть, що ДНК-залежна ДНК полімераза здатна до пруфридінгу (proofreading). А от РНК-залежна РНК полімераза у загальному випадку до цього не здатна, і саме тому віруси з РНК-геномами мутують і еволюціонують набагато швидше, аніж віруси з ДНК-геномами. Але у коронавірусів є клятий білок 3′-5′-екзорібонуклеаза (ExoN), який здійснює виправлення помилок спаровування основ і зокрема видаляє аналоги нуклеотидів. Вірогідно, завдяки саме цьому білку коронавіруси і мають найбільші РНК-геноми серед вірусів. Показано, що саме цей білок SARS-CoV-2 видаляє аналоги нуклеотидів, які утворилися з аналогів нулеозидів, що робить їх неефективними. Тільки один аналог нуклеозидів, ремдесивір (remdesivir), відомий також як GS-5734, виявив активність проти SARS-CoV-2. Цей препарат є аналогом аденозину. Таким чином, потенційно ремдесивір, який спочатку був розроблений зокрема для боротьби з вірусом Ебола, може бути перспективними ліками і для COVID-19. Кому цікаво ознайомитися з статтею на цю тему, ось вона.
Другий клас противірусних препаратів, про який я хочу згадати, це чудернацькі агенти, які діють на молекулярному рівні, і я не зовсім впевнений, що їх реально будуть використовувати, принаймні скоро.
Перший з них – це противірусна система CRISPR бактерій і архей (від Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). Треба зазначити, що ця система, як зараз стало відомим, є не тільки противірусною, але й приймає участь у регуляції експресії власних генів бактерії. CRISPR-касети виявлені в геномах багатьох бактерій і більшості архей. Повтори мають довжину від 24 до 48 пар нуклеотидів; вони мають бівалентну симетрію, але, як правило, не є істинними паліндромами. Повтори розділені варіабельними ділянками ДНК, спейсерами, приблизно однакової довжини. Спейсери відповідають по нуклеотидній послідовності певним фрагментам ДНК чужорідних генетичних елементів (протоспейсерам). У зв’язку з цим було запропоновано і потім показано, що послідовності, що розділяють повтори, походять від послідовностей геномів бактеріофагів і, відповідно, забезпечують захист клітин від інфекцій. Вище CRISPR-касет (upstream) розташована так звана лідерна послідовність, перед якою знаходяться гени білків Cas. Ці білкі мають нуклеазну активність. Фактично CRISPR є прокаріотичним аналогом системи інтерференції РНК (сайленсинга РНК) у еукаріот. Якщо спробувати сказати про роботу цієї системи дуже коротко, то воно виглядає так. Коли в бактерію потрапляє чужорідний генетичний матеріал, наприклад ДНК бактеріофага, фрагмент цієї ДНК копіюється і вставляється у CRISPR як новий спейсер. Спейсери складають імунологічну пам’ять бактерії чи археї, в якій зберігається інформація про минулі інфекції, і саме вона лежить в основі відповіді на повторне вторгнення подібних генетичних елементів. Після інтеграції в CRISPR частин чужорідних генетичних елементів потрібно перевести їх в форму, здатну націлювати білки Cas на послідовності-мішені для їх розпізнавання і руйнування. Такою формою служить напрямна crРНК (CRISPR-РНК), яка містить унікальну послідовність, комплементарну певній мішені. Спочатку низка повторів і спейсерів CRISPR транскрибується в єдиний довгий транскрипт – пре-crРНК, який далі розрізається на короткі crРНК. Більшість повторів в CRISPR є паліндромами, тому відповідні їм ділянки пре-crРНК формують шпильки. У багатьох випадках саме ці шпильки розпізнаються білками Cas, які перетворюють пре-crРНК на crРНК. Як правило, транскрипція CRISPR залежить від лидерної послідовності і відбувається постійно, але з низькою швидкістю. Однак швидкість значно збільшується в стресових умовах або при зіткненні клітини з фагами, забезпечуючи їй швидкий і ефективний захист. На стадії інтерференції crРНК зв’язуються зі своїми мішенями за рахунок спарювання комплементарних нуклеотидів і, таким чином, спрямовують ендонуклеази Cas на розрізання та руйнування мішені. Формування комплексу crРНК і білків Cas забезпечує руйнування комплементарних crРНК послідовностей нуклеїнових кислот. Хоча мішенями, в основному, є дволанцюгові ДНК, деякі системи CRISPR-Cas можуть руйнувати комплементарні одноланцюгові РНК. У спрощеному вигляді робота цієї системи зображена на першому малюнку. Таким чином і працює система CRISPR-Cas, і на її основі американські дослідники розробили систему PAC-MAN (Prophylactic Antiviral CRISPR in huMAN cells). Для цієї системи вони використали CRISPR-Cas13d систему з бактерії Ruminococcus flavefaciens. Cas13d це нещодавно виявлена РНК-ендонуклеаза. Також вони підібрали декілька crРНК для консервативних у багатьох коронавірусів і навіть вірусів грипу ділянок геномної РНК. Їх система успішно спрацювала проти РНК коронавірусів і вірусів грипу у культурі клітин епітелію легенів людини. Схематично це показано на другому малюнку. Але автори наприкінці роботи вірно зазначають, що є проблема – як доставити цю систему у клітини живої людини. Пропонується декілька стратегій, і якщо ця проблема буде вирішена, ми отримаємо дуже вдалу систему профілактики і лікування вірусних захворювань. Якщо когось цікавить текст цієї піонерської роботи, він тут.
Другий чудернацький противірусний препарат – це малі інтерферуючі РНК (міРНК), які можуть допомогти руйнувати РНК вірусів шляхом сайленсинга РНК. Сайленсинг РНК є функціональним еквівалентом системи CRISPR прокаріот, але він відбувається в еукаріотичних клітинах і працює він зовсім інакше. Сайленсинг, тобто «приглушення» РНК (RNA silencing), також відоме як пост-транскрипційне глушення генів або інтерференція РНК, індукується дволанцюговою РНК. В результаті цього процесу руйнується матрична РНК, яка має таку ж послідовність нуклеотидів, як і ініціаторна дволанцюгова РНК. Дволанцюгова РНК розпізнається комплексом білків, до складу якого входить фермент, РНКаза III, який зветься Dicer і є специфічним до дволанцюгової РНК, розрізаючи її на фрагменти довжиною 20–25 пар нуклеотидів (малі інтерферуючі РНК, міРНК). Фрагмент міРНК з’єднується з певними білками цитоплазми, формуючі комплекс RISC (RNA-induced silencing complex). У цьому комплексі дволанцюгова міРНК розплітається, і (–) ланцюг залишається в комплексі, що активує цей комплекс. Мінус-ланцюг РНК в комплексі націлюється на мРНК на ділянку, що має комплементарні нуклеотиди, і далі в цьому регіону мРНК руйнується. Схематично сайленсинг РНК зображено на третьому малюнку. Є велика спокуса знайти або синтезувати малі РНК, які будуть індукувати руйнуванні вірусних мРНК. Цікаво зазначити, що багато вірусів кодують власні міРНК, які спричиняють руйнування мРНК клітини-хазяїна, регулюючі її метаболізм у потрібний для реплікації вірусів бік. Щодо використання міРНК у якості агентів проти коронавірусів, я знайшов роботу турецьких авторів, у якій аналізується вплив міРНК з геному SARS-CoV-2 на гени людини. Передбачається, що в свою чергу міРНК геному людини можуть бути спрямовані на гени коронавірусу. Але поки що останній абзац статті звучить так: «Однак всі ці терапевтичні можливості потребують подальших механістичних оцінок, щоб зрозуміти, як вони регулюють взаємодію вірус-господар. Отже, для подальших досліджень in vitro, ex vivo та in vivo потрібно буде перевірити кандидатів серед міРНК для інфекції SARS-CoV-2». Так що все це в майбутньому. Ось текст статті.
Отакий от з SARS-CoV-2 нам клопіт, малята, любі хлопчики й дівчата. Не перейматися усім цим занадто і пам’ятайте, що гірше завжди попереду. Тоді і буде вам щастя.
