Перспективы паратрансгенеза в пчеловодстве

Пятница декабря 05, 2025

Информация о материале: Категория: Аннотации; Просмотров: 73

УДК 638.132

Термин «паратрансгенез» образован от следующих слов: греческого para (возле, рядом), латинского trans (переброска, передача) и греческого genesis (происхождение, возникновение). Он описывает инновационный метод генетической модификации, при котором один организм или его продукты используются для передачи генетического материала другому организму. Этот подход позволяет проводить сложные генетические манипуляции с минимальным вмешательством в геном целевого организма, что делает его особенно перспективным.

Впервые паратрансгенез был применен в 2000 г. для подавления развития кровососущих триатомовых, или поцелуйных, клопов Rhodnius prolixus — переносчиков болезни Шагаса, или американского трипаносомоза (Trypanosoma cruzi), среди таких млекопитающих Южной и Центральной Америки, как опоссумы и беличьи обезьяны (самири)…

Паратрансгенез — инновационный метод генетической модификации, основанный на использовании одного организма в качестве посредника для передачи генетического материала другому. Впервые он был применен для борьбы с триатомовыми клопами — переносчиками возбудителя болезни Шагаса. Метод заключается в модификации их кишечных симбионтов, экспрессирующих антимикробные пептиды и антитела, подавляя развитие паразита Trypanosoma cruzi. Паратрансгенез можно использовать для модификации бактерий микробиома медоносных пчел. Модифицированные бактерии Snodgrassella alvi из кишечника пчел уже применяют для выработки защитных молекул, повышающих устойчивость к патогенам, включая Nosema ceranae, Lotmaria passim, а также к вирусам деформации крыльев и мешотчатого расплода. Система CRISPR/Cas9 позволяет точно редактировать геномы симбиотических бактерий, усиливая их защитные свойства и изменяя механизмы колонизации кишечника пчел.

Преимущества паратрансгенеза включают минимальное вмешательство в геном хозяина, высокую стабильность трансгенных конструкций и возможность создания устойчивых популяций пчел без риска мутагенеза. Несмотря на существующие проблемы (нестабильность колонизации и конкуренция с естественной микрофлорой) паратрансгенез может стать перспективным подходом для сохранения пчел и укрепления их роли в экосистемах. Интеграция этого метода с технологиями РНК-интерференции и транспозонами открывает новые возможности для защиты пчел от инфекций, пестицидов и повышения адаптированности к местным климатическим условиям.

Ключевые слова: медоносная пчела, паратрансгенез, гены, микробиом, система CRISPR/Cas9.

Р.А. ИЛЬЯСОВ, Д.Н. РОЖКОВА,
А.Ю. ИЛЬЯСОВА, К.Г. ПТИЦЫН¹,
В.Н. САТТАРОВ², Д.В. БОГУСЛАВСКИЙ,
А.В. САТТАРОВА²

Институт биологии развития
им. Н.К. Кольцова РАН, г. Москва;
¹Институт биомедицинской химии
им. В.Н. Ореховича РАН, г. Москва;
²Башкирский государственный педагогический
университет им. М. Акмуллы, г. Уфа

ЛИТЕРАТУРА
1. Beard C. et al. Bacterial symbiosis and paratransgenic control of vector-borne Chagas disease // International Journal for Parasitology. — 2001. — Vol. 31(5-6). DOI: https://doi.org/10.1016/s0020-7519(01)00165-5.
2. Grozinger C.M., Zayed A. Improving bee health through genomics // Nature Reviews Genetics. — 2020. — №21(5). DOI: https://doi.org/10.1038/s41576-020-0216-1.
3. Jayakodi M. et al. Genome-wide characterization of long intergenic non-coding RNAs (lincRNAs) provides new insight into viral diseases in honey bees Apis cerana and Apis mellifera // BMC genomics. — 2015. — №16(1). DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-015-1868-7.
4. Leonard S.P. et al. Genetic Engineering of Bee Gut Microbiome Bacteria with a Toolkit for Modular Assembly of Broad-Host-Range Plasmids // ACS Synthetic Biology. — 2018. — №7(5). DOI: https://doi.org/10.1021/acssynbio.7b00399.
5. Liu D. et al. Efficient gene targeting in zebrafish mediated by a zebrafish-codon-optimized cas9 and evaluation of off-targeting effect // Journal of Genetics and Genomics. — 2014. — №41(1). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jgg.2013.11.004.
6. Rangberg A. et al. Paratransgenesis: an approach to improve colony health and molecular insight in honey bees (Apis mellifera)? // Integrative and Comparative Biology. — 2012. — №52(1). DOI: https://doi.org/10.1093/icb/ics089.
7. Robinson G.E. et al. Sociogenomics: social life in molecular terms // Nature Reviews Genetics. — 2005. — №6(4). DOI: https://doi.org/10.1038/nrg1575.
8. Roth A. et al. A genetic switch for worker nutrition-mediated traits in honey bees // PLOS Biology. — 2019. — №17(3). DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000171.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Ильясов Рустем Абузарович, д-р биол. наук, вед. науч. сотр. лаборатории нейробиологии развития, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.;
Рожкова Дарья Николаевна, науч. сотр. лаборатории эволюционной генетики развития, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.;
Ильясова Алла Юрьевна, науч. сотр. лаборатории нейробиологии развития, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.;
Птицын Константин Георгиевич, канд. биол. наук, науч. сотр. лаборатории биохимии и химической патологии белков, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.;
Саттаров Венер Нуруллович, д-р биол. наук, проф., зав. кафедрой экологии, географии и природопользования, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.;
Богуславский Дмитрий Викторович, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаборатории нейробиологии развития, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.;
Саттарова Амиля Венеровна, бакалавр, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..

PROSPECTS OF PARATRANSGENESIS IN BEEKEEPING

R.A. Ilyasov, D.N. Rozhkova, A.Yu. Ilyasova,
K.G. Ptitsyn, V.N. Sattarov, D.V. Boguslavsky, A.V. Sattarova

Paratransgenesis is a novel genetic modification technique that uses one organism as a mediator to transfer genetic material to another. Originally it was developed as a means of controlling triatomine insects serve as vectors for the causative agent of Chagas disease. This method involves genetically modifying their gut symbionts that prevent development of Trypanosoma cruzi parasite. The paratransgenesis can be used to modify the gut microbiota of honey bees. Modified gut bacteria, like Snodgrassella alvi, produce protective molecules that help bees resist various pathogens, such as Nosema ceranae, Lotmaria passim, and viruses like deformed wing virus and sac brood virus. The use of CRISPR/Cas9 genome editing technology allows for precise modification of bacterial genomes in a symbiotic relationship, enhancing their protective capabilities and changing their colonization patterns within the honey bee’s gut. The main advantages of paratransgenesis include its minimal interference with the host genome, the high stability of the transgenic constructs. And the potential to create resilient honey bee populations without causing mutagenesis. Despite certain challenges, (instability in bacterial colonization and competition with the native microbiota) paratransgenesis has great potential as a sustainable approach to preserving honey bee populations and reinforcing their role in ecological systems. Integrating this technique with RNA interference (RNAi) and transposable element systems opens up new opportunities to protect bees from infectious agents, pesticides and enhance their adaptability to local climate conditions.

Keywords: honey bee, paratransgenesis, genes, microbiome, CRISPR/Cas9 system.

Поделиться с друзьями