Ученые Курчатовского геномного центра ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» установили, что в результате воздействия терагерцового излучения на бактерии E. coli происходит изменение активности целых систем генов, которые связаны с агрегацией клеток, клеточной подвижностью, подавляется деление клеток, по-другому ведут себя клеточные мембраны. Эксперименты проводились на Новосибирском лазере на свободных электронах Сибирского центра синхротронного и терагецового излучения Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. Результаты опубликованы в высокорейтинговом журнале Scientific Reports.
Генерация и применение электромагнитного излучения ТГц диапазона частот стало быстро развиваться с конца прошлого века. Однако исследования его влияния на биологические объекты составляют малую часть от общего числа научных работ в этой области. Между тем, ТГц излучение от естественных источников почти полностью поглощается атмосферой, и эволюция организмов в биосфере Земли происходила при почти полном отсутствии воздействия этого типа излучения.
Поэтому именно генетические и другие биологические исследования оказываются важными для адекватной оценки биобезопасности технологий, основанных на терагерцовом излучении. Дать ответ на этот вопрос невозможно без знания характера и параметров его воздействия на живые организмы на самых разных уровнях, включая генетический.
Именно такую работу проводит коллектив ученых ИЦиГ СО РАН и ИЯФ СО РАН, подвергая живые системы различного уровня организации воздействию мощного терагерцового излучения с помощью уникальной научной установки «Новосибирский лазер на свободных электронах», а потом оценивая, какие изменения это вызвало в системах, контролируемых геномом.
В новом исследовании, результаты которого опубликованы в Nature Scientific Reports, изучались последствия воздействия электромагнитных волн ТГц диапазона на бактерии E. coli на молекулярно-генетическом и клеточном уровнях.
«В результате воздействия излучения целый ряд значимых для жизнедеятельности клеток процессов начинает протекать иначе. В своей работе мы показали, что происходит изменение активности целых систем генов, которые связаны с агрегацией клеток, клеточной подвижностью, подавляют деление клеток, по-другому ведут себя клеточные мембраны», — рассказал главный научный сотрудник ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Сергей Евгеньевич Пельтек.
Эксперименты на пользовательской станции ЛСЭ длились около года и включали в себя несколько сеансов облучения клеток по 15 минут. «Для проведения биологических исследований c использованием терагерцового излучения лазера на свободных электронах оборудована специальная экспериментальная станция, которая позволяет проводить работы с живыми объектами, — пояснил координатор работ пользователей Новосибирского ЛСЭ старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Василий Михайлович Попик. — Оборудование рабочей станции позволяет регулировать и контролировать интенсивность, и равномерность облучения биологических образцов, а также их температуру — с точностью до нескольких сотых градуса. Все это обеспечивает повторяемость экспериментов с живыми объектами. Сотрудничество с Институтом цитологии и генетики СО РАН продолжается уже более 15 лет, и помимо E. coli, с помощью Новосибирского ЛСЭ изучаются и другие биологические объекты».
Работа поддержана Курчатовским геномным центром ИЦиГ СО РАН (№ 075-15-2019-1662) и проектом Министерства науки и высшего образования № 0259-2021-0010.
Пресс-службы ИЦиГ СО РАН и ИЯФ СО РАН
