АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ТОКСИКОЛОГИИ

Л.П. Сычева*, В.С. Журков, Ю.А. Рахманин

«Научно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, г.Москва, 119992, lpsycheva@mail.ru

 

Статья посвящена актуальным проблемам генетической токсикологии и направлена на развитие этой науки на современном этапе. Рассмотрены общие подходы к оценке генотоксической и мутагенной активности факторов окружающей среды, существующая система регламентации химических соединений с учетом мутагенного действия в РФ и за рубежом, современные методы оценки органной специфичности мутагенов, альтернативные методы генетической токсикологии, оценка мутагенного действия различных факторов при обследовании населения, возможности токсикогеномики для выявления мутагенных свойств факторов окружающей среды.

 

 

THE ORIGIN OF THE B-GENOME OF BREAD WHEAT (TRITICUM AESTIVUM L.)

Haider N.

Department of Molecular Biology and Biotechnology, AECS, P.O. Box 6091, Damascus, Syria

 

Understanding the origin of cultivated wheats would further their genetic improvement. The hexaploid bread wheat (Triticum aestivum L., AABBDD) is believed to have originated through one or more rare hybridization events between Aegilops tauschii (DD) and the tetraploid T. turgidum (AABB). Progenitor of the A-genome of the tetraploid and hexaploid wheats has generally been accepted to be T. urartu. In spite of the large number of attempts and published reports about the origin of the B-genome in cultivated wheats, the donor of the B-genome is still relatively unknown and controversial and, hence, remains open. This genome has been found to be closely related to the S-genome of the Sitopsis section (Ae. speltoides, Ae. longissima, Ae. sharonensis, Ae. searsii, and Ae. bicornis) of the genus Aegilops L. Among Sitopsis species, the most positive evidence has been accumulated for Ae. speltoides as the progenitor of the B-genome. Therefore, one or more of the Sitopsis species were proposed frequently as the B-genome donor. Although several reviews have been written on the origin of the genomes of wheat over the years, this paper will attempt for the first time to review the immense literature on the subject, with a particular emphasis on the B-genome which has attracted a huge attention over some 100 years. The ambiguity and conflicting results in most of the methods employed in deducing the precise B-genome donor/s to bread wheat are also discussed.

 

 

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ГЕНОВ СИСТЕМ ТОКСИН-АНТИТОКСИН СЕМЕЙСТВ MazEF И RelBE У БИФИДОБАКТЕРИЙ КИШЕЧНОЙ МИКРОБИОТЫ ЧЕЛОВЕКА

О.В. Аверина^1*, М.Г. Алексеева^1,2, С.К. Абилев¹, В. К. Ильин³, В.Н. Даниленко^1,2.

¹ Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова, Российская Академия Наук, Москва 119991; e-mail: ^{*olgavr06@mail.ru}

²Научно-исследовательский центр биотехнологии антибиотиков «БИОАН» Москва 119991

³ Государственный научный центр Российской Федерации, Институт медико-биологических проблем, Российская Академия Наук, Москва 123007

 

Анализ in silico 36 секвенированных геномов бактерий рода Bifidobacterium позволил обнаружить 21 ген систем токсин-антитоксин (ТА), принадлежащих к семействам MazEF и RelBE: 5 генов mazF и 2 гена relE, кодирующих токсины и 12 relB генов, кодирующих антитоксин. Выявлен высокий уровень генного (на уровне нуклеотидных замен) и геномного (наличие или отсутствие генов в конкретных геномах) полиморфизма по исследуемым генам. Наибольшая степень полиморфизма наблюдается у штаммов вида Bifidobacterium longum и, в первую очередь, по генам relB1-10. Генный и геномный полиморфизм может быть использован для штаммовой идентификации у вида B. longum. ПЦР анализ геномной ДНК 30 штаммов бифидобактерий, принадлежащих к трем видам: B. longum, B. adolescentis и B.bifidum, выделенных из кишечной микробиоты космонавтов, показал наличие генов mazF и relB. Обнаруженный полиморфизм ТА генов указывает на отличия на штаммовом уровне у бифидобактерий, выделенных из микробиоты космонавтов до и после полета в космос и людей контрольной группы.

 

 

ГЕН HSM6 ИДЕНТИЧЕН ГЕНУ PSY4 ДРОЖЖЕЙ SACCHAROMYCES CEREVISIAE

Д.В. Федоров, С.В. Ковальцова, Т.А. Евстюхина, В.Т. Пешехонов, А.Ю. Черненков, В.Г. Королев

ФГБУ Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова, Гатчина, Ленинградская обл, 188300; e-mail: lge@omrb.pnpi.spb.ru

 

Ранее нами была выделена коллекция мутантов дрожжей  Saccharomyces cerevisiae, характеризующихся повышенным темпом спонтанного мутагенеза. В данной работе мы изучили свойства гена HSM6, мутация которого hsm6-1 увеличивала частоту УФ-индуцированного мутагенеза и снижала уровень УФ-индуцированного митотического кроссинговера на участке центромера - ADE2. Ген HSM6 был картирован на левом плече хромосомы II в районе локализации гена PSY4. Эпистатический анализ показал, что  мутация hsm6-1 является аллелем гена  PSY4. Сиквенс мутантного аллеля hsm6-1 выявил мутацию типа сдвига рамки считывания, что привело к замене Lys218Glu и генерации стоп кодона в следующей позиции. Взаимодействие мутации hsm6-1 с мутацией rad52 носит эпистатический характер. Сумма полученных данных показывает, что ген PSY4 играет ключевую роль в регуляции выхода клеток из остановки клеточного цикла, вызванного повреждениями ДНК.

 

 

Посвящается светлой памяти

М.Ф. Ермаковой

ХАРАКТЕРИСТИКА ПУРОИНДОЛИНОВ В КОНТРОЛЕ ТЕКСТУРЫ ЭНДОСПЕРМА У ЛИНИЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ С ЗАМЕЩЕНИЕМ ХРОМОСОМ 5-Й ГОМЕОЛОГИЧЕСКОЙ ГРУППЫ

Л.В. Обухова*, Т.Т. Ефремова, В.К. Шумный

Институт цитологии и генетики Сибирского Отделения Российской Академии Наук,  Новосибирск, 630090

e-mail: lvobukhova@bionet.nsc.ru

 

Изучен генетический контроль твердозерности и сопоставление ее с удельным содержанием фриабилина на крахмальных зернах у контрастных по этому признаку сортов мягкой пшеницы и линий с межсортовым замещением хромосом 5-й гомеологической группы. Установлена достоверная взаимосвязь между технологическими показателями твердозерности (средний диаметр частиц муки) и удельным содержанием пуроиндолинов на поверхности крахмала в единицах доз крахмала. Это позволило использовать метод определения крахмала в единицах доз для идентификации  мягкозерных и твердозерных сортов и линий из одной зерновки. Полученные результаты биохимического анализа подтвердили ранее полученные оценки мукомольных свойств зерна у сортов и замещенных линий, что позволило охарактеризовать конкретные генотипы по составу пуроиндолинов. Обнаружено влияние 5D и 5A хромосом сортов - донора на активность Ha локусов сортов - реципиентов, связанное с составом PIN-продуктов и экспрессией Pina- D1 и Pinb-D1 генов.

 

 

КРИПТИЧЕСКИЕ ВИДЫ КОКУШНИКОВ (GYMNADENIA: ORCHIDACEAE, MAGNOLIOPHYTA) РОССИИ

П.Г. Ефимов

Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук, Санкт-Петербург, 192288, efimov81@mail.ru

 

Недавние молекулярно-филогенетические исследования рода Gymnadenia показали, что в его составе имеются редкие среди покрытосеменных «криптические» таксоны – виды, трудноотличимые по морфологическим признакам, но филогенетически удаленные и отчетливо различимые молекулярными методами. При помощи секвенирования фрагмента ITS1-5,8S rDNA-ITS2 доказано, что в России присутствует вид G. densiflora. На материале из России подтвердилась высокая степень генетической дифференциации между G. conopsea s.str. и G. densiflora, подтверждающая их видовую самостоятельность. Анализ морфологии показал, что признаками, позволяющими наилучшим образом различать эти виды на территории Северо-Запада, являются длина нижнего прицветного листа, длина средней доли губы и более широкие листья. Кратко рассмотрена дифференцировка между G. conopsea s.str. и G. densiflora по экологическим и фенологическим показателям. Проанализирована изменчивость ITS в пределах этих видов, при этом впервые выявлены молекулярно-генетические отличия у особей G. conopsea из восточной части ареала. Обсуждены различные варианты таксономической интерпретации топологии филогенетического дерева рода Gymnadenia в целом в контексте наличия в нем криптических видов.

 

 

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЧИВОСТИ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК У ЧЕТЫРЕХ ВИДОВ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫХ КРАСНОПЕРОК РОДА TRIBOLODON (PISCES, CYPRINIDAE)

Вл.А. Брыков^1,2,*, Н.Е. Полякова¹, А.В. Семина¹

¹Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток 690059

²Дальневосточный федеральный университет, Школа естественных наук, Владивосток 690012, * vlbrykov@mail.ru

 

Исследована изменчивость мтДНК у четырех эндемичных видов дальневосточных красноперок рода Tribolodon на значительной части их ареалов. Не выявлено тесной связи между временем существования видов и уровнем изменчивости мтДНК. Обнаружена связь между выраженностью популяционно-генетической структуры и степенью амфидромности видов. Наличие отличающихся филогрупп мтДНК у трех из 4 видов, доказывает, что в истории этих видов был длительный период независимой внутривидовой дивергентной эволюции. Этот период приходится примерно на одно и то же историческое время, и, по-видимому, вызван одними и теми факторами. Период оказался недостаточно длительным и закончился объединением генетически независимых единиц в единые виды.

 

 

ПРОФИЛЬ МЕТИЛИРОВАНИЯ ГРУППЫ ГЕНОВ МИКРОРНК ПРИ СВЕТЛОКЛЕТОЧНОМ ПОЧЕЧНОКЛЕТОЧНОМ РАКЕ; СВЯЗЬ С ПРОГРЕССИЕЙ РАКА

Е. В. Береснева¹, С. В. Рыков¹, Д. С. Ходырев¹, И. В. Пронина¹, В. Д. Ермилова², Т. П. Казубская², Э. А. Брага^{1, 3*}, В. И. Логинов^{1, 3**}

¹Государственный научный центр Российской Федерации ФГУП Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов, Москва, 17

²ФГБУ Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина Российской академии медицинских наук, Москва, 115478

³ФГБУ Медико-генетический научный центр Российской академии медицинских наук, Москва, 115478

E-mail: * ebraga@genetika.ru, eleonora10_45@mail.ru; ** loginov7@genetika.ru

 

МикроРНК регулируют экспрессию генов, участвуют во многих клеточных процессах и играют важную роль в развитии онкологических заболеваний. Регуляция экспрессии самих генов микроРНК может осуществляться посредством метилирования CpG-островков, что показано при разных видах опухолей. Метилирование генов микроРНК при светлоклеточном почечноклеточном раке (скПКР) по данным литературы изучено, главным образом, для генов семейства miR-9 и miR-34. Нами исследовано метилирование шести генов микро-РНК (miR-124a-2, miR-124a-3, miR-9-1, miR-9-3, miR-34b/c, miR-129-2) с использованием представительной выборки образцов скПКР (46 случаев). Метилирование трех генов miR-124a-2, miR-124a-3 и miR-129-2 в опухолях почки изучено впервые. Анализ метилирования проведен с применением метилспецифичной ПЦР. Показано, что при скПКР частота метилирования исследованных шести генов в образцах опухолей варьирует от 37% до 65% и значимо выше, чем в образцах гистологически нормальной ткани (Р≤3×10^-5 по Фишеру). Выявлены корреляции частоты метилирования ряда генов микроРНК с показателями прогрессии скПКР (размером опухоли, стадией, потерей дифференцировки, образованием метастазов).

 

 

ГАПЛОТИПИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ мт ДНК и Y-ХРОМОСОМЫ В ПОПУЛЯЦИЯХ АЛТАЕ-САЯНСКОГО РЕГИОНА

М.А. Губина ^1*, Л.Д. Дамба ³, В.Н. Бабенко ¹, А.Г. Ромащенко ¹, М.И. Воевода ^1,2

¹ Федеральное государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт цитологии и генетики СО РАН, 630090, г.Новосибирск, пр. Лаврентьева 10 marina@bionet.nsc.ru

² Федеральное государственное Бюджетное Учреждение Научно -исследовательский институт терапии СО РАМН, 630099, г. Новосибирск, ул. Б. Богаткова 175/1 voevoda@54.ru

³Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Республики Тыва "Республиканская больница №3",667011, Республика Тыва, г. Кызыл, ул. Московская, 28, larissad@inbox.ru

 

Проведен анализ полиморфизма мтДНК  в 5 популяциях народов тюркской языковой группы, проживающих на территории Алтае-Саянского нагорья (N = 1007). Большинство гаплогрупп, выявленных в исследованных группах, относятся к восточно-евразийским. Наиболее распространенными для всех пяти популяций являются только три гаплогруппы – это C, D и F. Частоты других шести гаплогрупп (A, B, G, M, Y и Z) колеблются в интервале от 1.1% до 6.5%. Среди западно-евразийских гаплогрупп самыми распространенными являются H, J, T, U. Исследование гаплогрупп Y-хромосомы у 405 индивидов показало, что только две гаплогруппы присутствуют во всех пяти исследованных популяциях: N* и R1a1, при этом в разных этнических группах наибольшую встречаемость демонстрируют гаплогруппы С-М130, N-Р43 и N-Тат. Обнаруженные нами различия в распределении древних западно-евразийских и восточно-евразийских гаплотипов из Горного Алтая в современных популяциях северной части Евразии можно объяснить несколькими этапами колонизации человеком этих территорий. Повсеместное присутствие на широкой территории от бассейна р. Енисей и до Атлантического океана гаплотипов гаплогруппы Н и кластера U может указывать на направленное расселение человека, происходившее, скорее всего еще в палеолитическую эпоху из Центральной Азии по мере отхода ледников на север разными волнами.

 

 

О ПРОБЛЕМАХ ЭВОЛЮЦИОННОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ОНТОГЕНЕЗА. I. МАРКОВСКАЯ МОДЕЛЬ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ЛЕСЛИ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПЛОДОВИТОСТИ

В. П. Пасеков

Вычислительный центр им. А.А.Дородницына Российской академии наук, Москва  119333

e-mail: pass40@mail.ru

 

В статье рассматриваются свойства жизненного цикла особей, соответствующего модели Лесли популяции с возрастной структурой. Жизненный цикл моделируется как конечная цепь Маркова с поглощением в состоянии смерти индивидуума. Для нее простыми вероятностными методами, не требующими знания матричного исчисления, получены долговечность особи, среднее количество потомков R_L, продуцируемых ею за всю жизнь, и другие известные свойства жизненного цикла, а также дана интерпретация их компонентов. При использовании линейной популяционной модели Лесли (получаемой простой модификацией марковской цепи) величина R_L определяет рост или вырождение популяции. Эволюционным преимуществом в популяции обладают особи с более высоким значением R_L, так как рост их численности будет выше. Рассматривается отбор по плодовитости как фактор увеличения R_L. Плодовитость в модели Лесли представляет собой комплекс коррелированных количественных признаков — возрастно-специфических компонентов, детерминированных многими локусами и средой. Согласно генетической теории отбора количественных признаков они эволюционируют в сторону, обеспечивающую возрастание R_L. С учетом ограниченности количества ресурса на размножение отбор оптимизирует распределение плодовитости по возрасту. Оптимальное распределение соответствует достижению максимума R_L. Это согласуется с характерной для линейных популяционных моделей максимизацией скорости роста популяции (r-отбор). Задача поиска максимума R_L и оптимального распределения плодовитости относится к области линейного программирования.

 

 

О ПРОБЛЕМАХ ЭВОЛЮЦИОННОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ОНТОГЕНЕЗА. II. К ОБОСНОВАНИЮ КРИТЕРИЯ ОПТИМИЗАЦИИ ДЛЯ НЕЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ ЛЕСЛИ

В. П. Пасеков

Вычислительный центр им. А.А.Дородницына Российской академии наук, Москва  119333

e-mail: pass40@mail.ru

 

В статье рассматриваются проблемы адаптивной эволюции свойств жизненного цикла особей в нелинейной модели Лесли популяции с возрастной структурой. Исследуется возможность предсказания результатов адаптации как таких значений признаков (свойств) организма, которые доставляют максимум некоторой функции от признаков (критерию оптимизации). Идеальным критерием такого рода является дарвиновская приспособленность как характеристика жизненного успеха особей. Обсуждается критика оптимизационного подхода, так как он не учитывает изменений условий среды (в широком смысле) в результате эволюции, приводящей к утере адекватности критерия.. Кроме того, обоснование критерия и в стационарных условиях обычно не является строгим. Предлагается преодолеть эти возражения на основе концепций теории адаптивной динамики с использованием понятия инвазионной приспособленности. Аргументируется корректность применения среднего количества потомков особи R_L как критерия оптимизации в нелинейной модели Лесли. Отбор по плодовитости (по комплексу коррелированных количественных признаков с возрастно-специфическими компонентами, детерминированными множеством локусов и средой) согласно теории количественной генетики ведет к возрастанию R_L. Максимум R_L соответствует в терминах адаптивной динамики эволюционной и в ряде случаев конвергентной устойчивости значений признаков. Поиск эволюционно устойчивых значений при ограниченности ресурсов на размножение представляет собой задачу линейного программирования.

 

 

АНАЛИЗ АССОЦИАЦИЙ ПОЛИМОРФНОГО ЛОКУСА 242C>T ГЕНА  СУБЪЕДИНИЦЫ P22^PHOX НАДФН-ОКСИДАЗЫ (CYBA) С ДОЛГОЖИТЕЛЬСТВОМ В РОССИЙСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ

Т.В. Жейкова^1*, М.В. Голубенко¹, С. В. Буйкин¹, О.Ю. Боткина¹, И.В. Цимбалюк², В.Н. Максимов³, М.И. Воевода³, В.П. Пузырев¹

«Научно-исследовательский институт медицинской генетики» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, г.Томск, 634050, e-mail: zheykova@mail.ru

«Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, г. Томск, 634050

 «Научно-исследовательский институт терапии» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, г. Новосибирск,, e-mail: mvoevoda@ya.ru

 

Продолжительность жизни зависит от многих факторов, в том числе от уровня продукции активных форм кислорода, таких как супероксид-радикал. Супероксидный радикал образуется из кислорода в процессе реакции окисления НАДФН до НАДФ⁺, катализируемой ферментом НАДФН-оксидазой. В данном исследовании проанализировано распределение генотипов и аллелей полиморфного варианта C242T (rs 4673) гена CYBA, кодирующего α-субъединицу НАДФН-оксидазы (p22phox) в выборке долгожителей и в популяционной выборке жителей г. Томска. Выявлена статистически значимо более высокая частота аллеля Т у женщин-долгожителей – 34,62% по сравнению с женщинами из популяционной выборки – 26,32% (c²=5,226; р=0,022, OR=1,48). Таким образом, аллель Т ассоциирован с высокой продолжительностью жизни у женщин в российской популяции. Для мужчин подобной ассоциации не выявлено.

 

 

О РОЛИ ГЕНА РЕЦЕПТОРА СЕРОТОНИНА SER-4 В ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТИ ПОВЕДЕНИЯ CAENORHABDITIS ELEGANS

Т.Б. Калинникова*, Р.Р. Колсанова, Р.Р. Шагидуллин, Е.Б. Осипова, М.Х. Гайнутдинов

Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан, 420087, г. Казань

e-mail: tbkalinnikova@gmail.com

 

Серотонин снижает устойчивость поведения C.elegans линии дикого типа N2 (плавание, индуцированное механическим стимулом) к действию температуры 36°C. Чувствительность к действию серотонина на теплоустойчивость поведения сохранена у нематод линий с нуль-мутациями генов рецепторов серотонина mod-1(ok103) и ser-1(ok345) и почти полностью утрачена у нематод линии ser-4(ok512) с нуль-мутацией гена рецептора серотонина SER-4, являющегося гомологом рецептора серотонина млекопитающих 5-HT₁. У нематод этой линии повышена, по сравнению с линией N2, теплоустойчивость поведения и в среде без серотонина. Эти данные свидетельствуют об участии гена ser-4 в регуляции серотонином устойчивости функций нервной системы C.elegans к гипертермии.

 

 

ВНУТРИ- И МЕЖВИДОВОЙ ПОЛИМОРФИЗМ (AAT)_N-МИКРОСАТЕЛЛИТНОГО ЛОКУСА DU47D У ПАРТЕНОВИДОВ РОДА DAREVSKIA

В.И. Корчагин^1*, А.А. Вергун^1,2, С.А. Годакова^1,2, О.Н. Токарская¹

¹Институт биологии гена Российской Академии Наук, Москва 119334;

e-mail: vitaly_korchagin@rambler.ru

²Московский педагогический государственный университет, Москва 119991

 

Определена молекулярная структура аллелей (AAT)_n-микросателлитного локуса Du47D у партеногенетических ящериц  Darevskia dahli, D. armeniaca и D. rostombekovi. Сравнительный анализ этих аллелей показал, что они характеризуются совершенной структурой микросателлитного кластера, отличаются количеством мономерных (AAT)-звеньев, а также сочетаниями видоспецифических  нуклеотидных замен и делеций в прилежащих к микросателлиту областях ДНК. Молекулярная структура микросателлитного кластера, видоспецифический однонуклеотидный полиморфизм (SNP — single nucleotide polymorphism) и различная представленность аллелей Du47D в  исследованных выборках партеновидов указывают на происхождение аллелей от различных двуполых видов, что согласуется с гибридной природой однополых видов рода Darevskia. Кроме того, это отражает комбинаторику межвидовых гибридизаций одних и тех же двуполых видов при образовании гибридных геномов партеновидов.  В работе также обсуждается возможность использования аллелей микросателлитных локусов партеногенетических рептилий как генетических маркеров для изучения геномов партеновидов в свете проблем эволюции, экологии и партеногенетического типа размножения у позвоночных животных.