докторант с 01.01.2023 по 01.01.2026
Россия
студент с 01.01.2022 по 01.01.2026
ВАК 4.1.2 Селекция, семеноводство и биотехнология растений
ВАК 4.1.3 Агрохимия, агропочвоведение
ВАК 4.1.4 Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры
ВАК 4.1.5 Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика
ВАК 4.2.1 Патология животных, морфология, физиология, фармакология и токсикология
ВАК 4.2.2 Санитария, гигиена, экология, ветеринарно-санитарная экспертиза и биобезопасность
ВАК 4.2.3 Инфекционные болезни и иммунология животных
ВАК 4.2.4 Частная зоотехния, кормление, технологии приготовления кормов и производства продукции животноводства
ВАК 4.2.5 Разведение, селекция, генетика и биотехнология животных
ВАК 4.3.3 Пищевые системы
ВАК 4.3.5 Биотехнология продуктов питания и биологически активных веществ
УДК 579.25 Генетика микроорганизмов
УДК 579.258 Проявление активности генов
Цель исследования – разработка высокоэффективного метода синтеза и сборки длинных кодон-оптимизированных генетических конструкций для последующей коэкспрессии в пробиоти-ческих штаммах бактерий. На базе Геномного центра Северо-Кавказского федерального универ-ситета в период с 2024 по 2025 г. были проведены комплексные исследования, направленные на разработку высокоточного метода синтеза генов и кодон-оптимизации для эффективной коэкс-прессии цитокинов в пробиотических штаммах Lactobacillus spp. Объекты исследования – нуклеотидные последовательности генов цитокинов крупного рогатого скота IL-10 (537 п.н.) и IL-22 (522 п.н.). Биоинформатическая кодон-оптимизация проведена с помощью программы GeneOpti¬mizer с адаптацией к профилю использования кодонов Lactobacillus spp., коррекцией GC-состава (52–55 %) и устранением нестабильных элементов. Сравнивали три метода сборки: классический фосфорамидитный синтез, гибридную сборку (аналог Gibson Assembly) и оптимизированный метод на платформе GeneOptimizer с интегрированной ВЭЖХ-очисткой. Результаты комплексного анализа показали, что все три исследованных методологических подхода принципиально обеспечивали возможность получения целевых полноразмерных генетических конструкций, однако продемонстрировали существенные и статистически значимые различия по ключевым параметрам, определяющим практическую применимость методов. Эти параметры включали точность синтеза (частоту ошибок), скорость выполнения процесса (время сборки) и общий выход полноразмерного продукта, что в совокупности формирует интегральный показатель эффективности каждой из технологий. Оптимизированный метод показал максимальную точность – 1 ошибка на 10 000 нуклеотидов, время сборки 16 ч и выход полноразмерного продукта 95 %. Классический и гибридный методы имели выход 45 и 55 % с частотой ошибок 1/500 и 1/2000 нт соответственно. Интеграция биоинформатического дизайна с автоматизированным синтезом и очисткой создает высокоточную платформу для получения генетических конструкций, обеспечивающих стабиль-ную коэкспрессию иммуномодуляторов в пробиотических штаммах Lactobacillus spp. для ветери-нарных применений.
кодон-оптимизированный синтез генов, коэкспрессия цитокинов, пробиотические штаммы Lactobacillus spp., интерлейкины IL-10 и IL-22, высокоточный синтез, платформа GeneOptimizer, автоматизированная сборка генов
1. Achard D., Francoz D., Grimes C., et al. Cerebrospinal Fluid Analysis in Recumbent Adult Dairy Cows With or Without Spinal Cord Lesions J // Vet Intern Med. 2017. Vol. 31, N 3. P. 940–945. DOI:https://doi.org/10.1111/jvim.14672.
2. Bahrami-Yekdangi M., Ghorbani G.R., Sadeghi-Sefidmazgi A., et al. Identification of cow-level risk factors and associations of selected blood macro-minerals at parturition with dystocia and stillbirth in Holstein dairy cows // Sci Rep. 2022. Vol. 12, N 1. P. 5929. DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-022-09821-6. EDN: https://elibrary.ru/NOWXEL.
3. Bianco A.W., Moore G.E., Taylor S.D. Neonatal Encephalopathy in Calves Presented to a University Hospital // J Vet Intern Med. 2017. Vol. 31, N 6. P. 1892–1899. DOI:https://doi.org/10.1111/jvim.14842.
4. Bienboire-Frosini C., Muns R., Marcet-Rius M., et al. Vitality in Newborn Farm Animals: Adverse Factors, Physiological Responses, Pharmacological Therapies, and Physical Methods to Increase Neonate Vigor // Animals (Basel). 2023. Vol. 13, N 9. P. 1542. DOI:https://doi.org/10.3390/ani13091542. EDN: https://elibrary.ru/CQKAAK.
5. Block L.N., Bowman B.D., Schmidt J.K., et al. The promise of placental extracellular vesicles: models and challenges for diagnosing placental dysfunction in utero // Biol Reprod. 2021. Vol. 104, N 1. P. 27–57. DOI:https://doi.org/10.1093/biolre/ioaa186. EDN: https://elibrary.ru/ZXICMX.
6. Boyle L.A., Mee J.F. Factors Affecting the Welfare of Unweaned Dairy Calves Destined for Early Slaughter and Abattoir Animal-Based Indicators Reflecting Their Welfare On-Farm // Front Vet Sci. 2021. N 8. P. 645537. DOI:https://doi.org/10.3389/fvets.2021.645537. EDN: https://elibrary.ru/AFNZOK.
7. Buczinski S., Fecteau G., Lefebvre R.C., et al. Assessment of fetal well-being in cattle by ultrasonography in normal, high-risk, and cloned pregnancies // Can Vet J. 2011. Vol. 52, N 2. P. 136–141.
8. Cavallini D., Raspa F., Marliani G., et al. G.rowth Performance and Feed Intake Assessment of Italian Holstein Calves Fed a Hay-Based Total Mixed Ration: Preliminary Steps towards a Prediction Model // Vet Sci. 2023. Vol. 10, N 9. P. 554. DOI:https://doi.org/10.3390/vetsci10090554. EDN: https://elibrary.ru/NPZFRD.
9. Crociati M., Sylla L., De Vincenzi A., et al. How to Predict Parturition in Cattle? A Literature Review of Automatic Devices and Technologies for Remote Monitoring and Calving Prediction // Animals (Ba-sel). 2022. Vol. 12, N 3. P. 405. DOI:https://doi.org/10.3390/ani12030405. EDN: https://elibrary.ru/IMIWRE.
10. Crouse M.S., McLean K.J., Dwamena J., et al. The effects of maternal nutrition during the first 50 d of gestation on the location and abundance of hexose and cationic amino acid transporters in beef heifer uteroplacental tissues // J Anim Sci. 2021. Vol. 99, N 1. Art. skaa386. DOI:https://doi.org/10.1093/jas/skaa386. EDN: https://elibrary.ru/HDPTUD.
11. Crute C.E., Hall S.M., Landon C.D., et al. Evaluating maternal exposure to an environmental per and polyfluoroalkyl substances (PFAS) mixture during pregnancy: Adverse maternal and fetoplacental ef-fects in a New Zealand White (NZW) rabbit model // Sci Total Environ. 2022. Vol. 838, N Pt 4. Art. 156499. DOI:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.156499. EDN: https://elibrary.ru/WXAOSZ.
12. Davis A.J., Myburgh J.G. Investigation of stillbirths, perinatal mortality and weakness in beef calves with low-selenium whole blood concentrations // J S Afr Vet Assoc. 2016. Vol. 87, N 1. P. e1-6. DOI:https://doi.org/10.4102/jsava.v87i1.1346.
13. Hord T.K., Tanner A.R., Kennedy V.C., et al. Impact of Chorionic Somatomammotropin In Vivo RNA Interference Phenotype on Uteroplacental Expression of the IGF // Axis. Life (Basel). 2023. Vol. 13, N 6. P. 1261. DOI:https://doi.org/10.3390/life13061261. EDN: https://elibrary.ru/ROXXQA.
14. Mota-Rojas D., Bragaglio A., Braghieri A., et al. Dairy Buffalo Behavior: Calving, Imprinting and Allosuckling // Animals (Basel). 2022. Vol. 12, N 21. P. 2899. DOI:https://doi.org/10.3390/ani12212899. EDN: https://elibrary.ru/DCGUAC.
15. Thornburg K.L., Louey S. Uteroplacental circulation and fetal vascular function and development // Curr Vasc Pharmacol. 2013. Vol. 11, N 5. P. 748–757.
