Аннотации статей. Том 52, 2016 г., № 2
СИМБИОГЕНЕЗ КАК МОДЕЛЬ ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ РАННИХ ЭТАПОВ ЭВОЛЮЦИИ ГЕНОМА
Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург 196608
Симбиогенная эволюция, связанная с преобразованием бактерий в клеточные органеллы, представлена как модель для реконструкции ранних этапов эволюции генома, включая формирование ДНК-геномов из РНК-геномов, а также возникновение матричных процессов на основе автореплицирующихся молекулярных комплексов в анцестральных метаболических системах. В пользу первичности РНК-геномов говорит более высокая стабильность систем рибосомного синтеза белка (трансляции) по сравнению с ДНК-зависимыми матричными процессами (репликацией, транскрипцией, рекомбинацией, репарацией), показанная при анализе редуцированных геномов симбиотических бактерий и клеточных органелл, а также “минимальных” геномов, общих для филогенетически разнородных организмов. Более высокая консервативность матричных процессов по сравнению со ступенчатыми процессами, определяющими обмен веществ и развитие клетки, не позволяет подтвердить гипотезу о формировании геномов на основе абиогенно возникших метаболических систем и может свидетельствовать о дуалистическом происхождении жизни на Земле. Предполагается, что безгеномные органеллы анаэробных эукариот (митосомы, многие гидрогеносомы, некоторые пластиды) представляют собой продукты реверсии свободноживущих бактерий к анцестральным формам, осуществлявшим базовые клеточные функции с помощью информационных макромолекул экзогенного происхождения. В рамках этой гипотезы эукариотические клетки, функционирующие на основе массированного переноса генных продуктов (РНК, белков) из цитозоля в органеллы, могут считаться аналогами первобытных биоценозов, обладавших объединенными системами наследственности (метагеномами)
«ГЕНЫ-МАТРЕШКИ» С АЛЬТЕРНАТИВНЫМИ РАМКАМИ СЧИТЫВАНИЯ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва 119991
2 Московский Государственный Университет им. М.В.Ломоносова, Научно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, Москва 119991; e-mail: dorokhov@genebee.msu.su
Несмотря на относительно небольшой объем человеческого генома, приходящегося на гены, кодирующие белок, последние данные по исследованию мРНК с альтернативными отрытыми рамками считывания (ОРС) расширили наши представления о репертуаре и возможностях этих генов. До недавнего времени было устоявшимся мнение, что один зрелый РНК-транскрипт кодирует один белок. Последние данные протеогеномики указали на существование исключения из этого правила, которое во многом меняет привычный смысл термина «ген». Определение и топологию гена с перекрывающейся ОРС хорошо моделирует русская игрушка матрешка. Генная система «матрешка» проявляется на двух уровнях. Первый, хромосомный уровень, когда "вложенный" ген расположен в интронах и экзонах бóльшего хромосомного гена, причем как в смысловой, так и антисмысловой ориентации по отношению к основному гену. Второй уровень – это зрелая молекула мРНК, содержащая перекрывающиеся ОРС или ОРС с альтернативными стартовыми кодонами. В обзоре мы подробно рассматриваем свойства «генов-матрешек» второго уровня, методы их обнаружения и верификации. Особое внимание уделено биологическим свойствам полипептидов, кодируемых этими генами
ТРАНСКРИПЦИЯ ГЕНА HSP70 ДРОЗОФИЛЫ НА ЭТАПАХ ИНИЦИАЦИИ И ЭЛОНГАЦИИ ПРОИСХОДИТ С УЧАСТИЕМ БЕЛКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ SWI/SNF
Институт биологии гена Российской академии наук, Москва 119191; е-mail: nvorobyova@gmail.com
Для всех модельных эукариотических организмов было продемонстрировано участие SWI/SNF комплекса, ремоделирующего хроматин, в инициации связывания РНК полимеразы II с промоторами генов. Восемь лет назад было обнаружено, что влияние SWI/SNF комплекса на транскрипцию не ограничивается его ролью в инициации транскрипции, а также включает в себя участие в элонгации, а также альтернативном сплайсинге. В настоящей работе мы описываем субъединичный состав комплексов SWI/SNF, которые участвуют в процессах инициации, подготовке к элонгации и элонгации РНК гена hsp70 Drosophila melanogaster. Полученные нами результаты свидетельствуют о изменчивости состава комплекса SWI/SNF в процессе активации транскрипции гена hsp70. На основании полученных экспериментальных данных нами предложена модель, описывающая процесс последовательной сборки SWI/SNF комплекса, при индуцибельной тепловым шоком транскрипции гена hsp70
РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ АЛЛЕЛЕЙ ЛОКУСА VRN1 СРЕДИ СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ,ВОЗДЕЛЫВАЕМЫХ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
1 Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск 630090; e-mail: efremova@bionet.nsc.ru
2 Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Омск 644012
С помощью аллель-специфичных праймеров, разработанных для локусов VRN1, изучено аллельное разнообразие генов VRN-A1, VRN-B1 и VRN-D1 у 148сортов яровой мягкой пшеницы, возделываемых в условиях Западной Сибири.Показано, что современные сорта Западной Сибири имеют широко распространенный в мире аллель VRN-A1a, один или в комбинации с аллелями VRN-B1а и VRN-B1c. Установлено, что основной вклад в ускорение периода всходы – колошение определяется доминантным аллелем VRN-A1a, а аллель VRN-A1b, напротив, определяет более позднее колошение растений. Сорта, в генотипе которых имеется аллель VRN-A1b,встречаются с частотой 8%. Показано, что сорта с разными комбинациями аллелей двух доминантных генов VRN-A1a + VRN-B1c и VRN-A1a + VRN-B1а характеризуются более ранним колошением и созреванием
ГЕНЕАЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДВУХ ВИДОВ ПЫРЕЯ (AGROPYRON) В СЕЛЕКЦИИ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (TRITICUM AESTIVUM L.) НА УСТОЙЧИВОСТЬ К БОЛЕЗНЯМ
1 Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства им. Н.И. Вавилова, Санкт-Петербург 190000; e-mail: sergej_martynov@mail.ru
2 Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока, Саратов 410010
В целях расширения генетической изменчивости за последние 80 лет в пшеницу перенесены транслокации (ТЛ), содержащие 9 генов от пырея удлиненного (Ag. elongatum) и 8 генов от пырея промежуточного (Ag. intermedium), контролирующих устойчивость к патогенам. Генеалогический и статистический анализ полутора тысяч сортов, созданных с участием пырея, свидетельствует о неуклонном возрастании процента этих сортов в общем их количестве за последние полвека. ТЛ от Ag. elongatum чаще встречается в родословных сортов США, реже – в Австралии и Китае и крайне редко в Европе и Африке. Ag. intermedium чаще присутствует в сортах Восточной Европы, преимущественно в России, а также в Китае. Неравномерное распределение таких сортов может быть связано, как с эффективностью ТЛ в устойчивости к местным популяциям патогенов, так и с влиянием ТЛ на адаптивность растений. С помощью компьютерного прослеживания родословных проведена инвентаризация доноров ТЛ от пырея удлиненного и пырея промежуточного, использованных в селекционных программах США, России, Австралии, Индии и Китая. Выявлены наиболее распространенные комбинации генного комплекса Lr24/Sr24 от Ag. elongatum с другими генами устойчивости. В России созданы сорта, у которых хромосома 6D замещена 6Ai-хромосомой от Ag. intermedium, контролирующей устойчивость к болезням и положительно влияющей на адаптивность растений. Идентификация и интрогрессия новых ТЛ показывает, что возможности видов пырея для расширения генетической изменчивости пшеницы еще далеко не исчерпаны
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ СИНОНИМИЧНЫХ ГАПЛОТИПОВ ФРАГМЕНТА ГЕНА ЦИТОХРОМА B КРАСНОЙ ПОЛЕВКИ MYODES (CLETHRIONOMYS) RUTILUS PALLAS, 1779
Институт биологических проблем Севера Дальневосточного отделения РАН, Магадан 685000; е-mail: vvpereverzeva@mail.ru
Впервые проведен генетический анализ гаплотипов фрагмента гена цитохрома b, кодирующих одинаковый и наиболее распространенный полипептид цитохрома b (F1) у М. rutilus восточной и берингийской материнских линий. Рассчитаны частоты F1 в популяциях полевок Северного Приохотья и Колымского бассейна. Значительный полиморфизм F1-гаплотипов гена цитохрома b внутри двух основных филогрупп красной полевки подтверждают высокие значения индексов молекулярного разнообразия данных клад. Доля генетической изменчивости между материнскими линиями F1-особей красной полевки (60.71%) значительно превышает меж- (24.44%) и внутрипопуляционный (14.85%) компонент. Полученные результаты позволяют выдвинуть предположение о конвергенции строения участка полипептида цитохрома b при дивергенции нуклеотидного строения соответствующего фрагмента гена
ПОЛНОГЕНОМНЫЙ АНАЛИЗ МЕЖСТАДНОЙ FST-ГЕТЕРОГЕННОСТИ ГОЛШТИНИЗИРОВАННОГО СКОТА
Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных, Санкт-Петербург, п. Тярлево 196601; e-mail: mik7252@yandex.ru
Для формирования референтной популяции, необходимой для осуществления геномной селекции молочного скота, требуется информация о генетическом разнообразии исходной популяции. Нами впервые в мировой практике разведения сельскохозяйственных животных для этой цели была использована F- статистика Райта. Для генотипирования животных применяли BovineSNP50 чип. Всего было генотипировано 499 первотелок из 13-ти племенных хозяйств Ленинградской области. Вычислена FST – статистика Б. Вейера и С. Кокерхама для всех парных сочетаний стад из племенных хозяйств, значения которой находятся в интервале 0.016 - 0.115 со средним значением 0.076 ± 0.002. С помощью программы ADMIXTURE для тех же парных сочетаний стад вычислены значения FST, которые в среднем достоверно (Р < 0.05) больше, чем FST – статистики Б. Вейра и С.Кокерхама и находятся в интервале 0.063 - 0.136 со средним значением 0.100 ± 0.001. Обсуждается причина расхождения двух наборов FST -данных.
На основании полученных FST-данных удалось найти достоверные молекулярно - генетические различия между стадами. Пул из 476 первотелок программа ADMIXTURE разбивает на 16 субпопуляций, число которых близко к числу стад, используемых в эксперименте. Результаты сравнения значений FST, полученных на SNP маркерах, с литературными данными, полученных на микросателлитах, свидетельствуют в пользу устоявшегося мнения о заниженных значениях FST для микросателлитов. В целом, межстадные значения FST находятся в интервале FST данных, полученных на породах крупного рогатого скота. Результаты сравнения значений FST с данными о происхождении быков, импортированных из разных стран, позволяют сделать вывод о целесообразости использования FST-показателей для определения гетерогенности стад. Таким образом, показано, что использование FST- данных дает возможность оценить генетическое разнообразие стад, и является необходимым этапом для формирования референтной популяции молочного скота
ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ КАТЕХОЛ-О-МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ (COMT), МИНЕРАЛОКОРТИКОИДНОГО РЕЦЕПТОРА (MLR) И ЭПИТЕЛИАЛЬНОГО НАТРИЕВОГО КАНАЛА (ENAC) В ПОЧКАХ ГИПЕРТЕНЗИВНЫХ КРЫС ЛИНИИ НИСАГ (ISIAH) В ПОКОЕ И ПРИ ОТВЕТЕ НА СТРЕСС
1 Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН, Новосибирск 630090; e-mail: icg-adm@bionet.nsc.ru
2 Новосибирский государственный университет, Новосибирск 630090
Эмоциональный стресс играет существенную роль в процессах развития артериальной гипертонии, особенно при наличии генетической предрасположенности. Возникновение и поддержание гипертензивного статуса при развитии стресса может активироваться симпатической нервной системой. В свою очередь, повышение симпатической стимуляции может приводить к изменению функции почек, обеспечивающих водно-солевой баланс организма. Целью настоящей работы являлось сравнительное изучение уровня экспрессии мРНК генов катехол-о-метилтрансферазы (Comt), минералокортикоидного рецептора (Mlr) и β-субъединицы эпителиального натриевого канала (β-ENaC) в почках гипертензивных крыс НИСАГ и нормотензивных крыс WAG в покое и после воздействия эмоционального стресса. Найденные изменения в уровне экспрессии выбранных генов подтверждают их участие в повышении симпатической стимуляции почки наряду с изменениями функции почечной регуляции водно-солевого баланса, что является важным фактором формирования стойкого гипертензивного состояния у крыс линии НИСАГ
ВЛИЯНИЕ АЦЕТИЛЦИСТЕИНА НА ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЭТОПОЗИДА В ООЦИТАХ МЫШЕЙ
Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова, Москва 125315; e-mail: azhanataev@yandex.ru
Изучено влияние N-ацетилцистеина (АЦЦ) на цитогенетические эффекты этопозида в ооцитах мышей F1 СBAхC57BL/6. Этопозид, вводимый внутрибрюшинно в дозах 10, 20, 40 и 60 мг/кг, обладает дозозависимой кластогенной активностью, а также проявляет анеугенное действие с индукцией преимущественно гипогаплоидных ооцитов. АЦЦ при 3-кратном введении в дозе 200 мг/кг per os значимо снижает анеугенную и кластогенную активность этопозида (20 мг/кг) в ооцитах 6, 9 и 12-недельных мышей. Наиболее выраженная антикластогенная активность АЦЦ (80% снижение) зарегистрирована у 9-недельных самок, 100% снижение анеугенеза выявлено у 6-недельных самок мышей
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ГОРОДСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ ОБЫКНОВЕННОГО ХОМЯКА (CRICETUS CRICETUS)
Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, Москва 119071; е-mail: feoktistovanyu@gmail.com
За последние полвека обыкновенный хомяк (Cricetus cricetus), на фоне повсеместного снижения численности естественных популяций, активно заселяет города. Установление генетической структуры городских популяций этого вида немаловажно для определения пути освоения им городских ландшафтов. В статье представлены данные о генетической структуре популяции обыкновенного хомяка в г. Симферополе – одной из самых крупных из известных городских популяций вида. На основании анализа нуклеотидных последовательностей гена цитохрома b и контрольного региона мтДНК, а также аллельного состава 10 микросателлитных локусов ядерной ДНК, показано, что хотя отдельные особи могут перемещаться по городу на значительные расстояния, городская популяция представлена отдельными демами, приуроченными к разным районам. Такие демы отличаются высокой степенью генетической обособленности и сниженным, по сравнению с установленным для города в целом, генетическим разнообразием
ИНФОРМАТИВНОСТЬ ПОИСКА 19 ЧАСТЫХ МУТАЦИЙ В ГЕНЕ CFTR У РОССИЙСКИХ БОЛЬНЫХ МУКОВИСЦИДОЗОМ И РАСЧЕТНАЯ ЧАСТОТА ЗАБОЛЕВАНИЯ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
1 Медико-генетический научный центр, Москва 115478; e-mail: cany@yandex.ru
2 НИИ Пульмонологии Федерального медико-биологического агентства России, Москва 105077
В данной работе проведено исследование ДНК российских больных муковисцидозом для оценки частоты встречаемости 19 мутаций: CFTRdele2,3(21kb), F508del, I507del, 1677delTA, 2143delT, 2184insA, 394delTT, 3821delT, L138ins, 604insA, 3944delTG, G542X, W1282X, N1303K, R334W и 3849+10kbC>T, S1196X,621+1g>t, E92K гена CFTR и определения расчетной частоты муковисцидоза в РФ. В ходе работы определена суммарная информативность системы регистрации 19 частых мутаций в гене CFTR– 84,6% и аллельные частоты исследуемых мутаций: три мутации встретились с частотой более 5% (F508del –53,98%, E92K –6,47%, CFTRdele2,3(21kb) – 5,35%), остальные мутации встретились с частотой от 0,13% до 3,0%. Популяционная частота носительства МВ составила один на 38 человек, а расчетная частота МВ – один на 5776 новорожденных
ПОЛИМОРФИЗМ (353)R>Q ГЕНА ФАКТОРА СВЕРТЫВАНИЯ КРОВИ FVII И ПЛАЗМЕННЫЙ ГЕМОСТАЗ
1 Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека, Иркутск 664003; e-mail: tbairova@mail.ru
2 Иркутский государственный медицинский университет, Иркутск 664003
Проведена сравнительная оценка распространенности генотипов и аллелей полиморфизма (353)R>Q гена фактора свертывания крови FVII у русских подростков с эссенциальной артериальной гипертензией и у русских здоровых подростков. RR-генотип выявлен у 55 (75.34%) подростков группы контроля и у 99 (84,61%) подростков с эссенциальной артериальной гипертензией (χ2=1.949, р=0.163). Частота R-аллеля составила соответственно 85.62% и 91.88% (χ2=3.110 , р=0.078). Определена роль гена FVII в детерминации плазменной концентрации F7 у подростков с эссенциальной артериальной гипертензией - носителей двух разных аллелей: носители R-аллеля по сравнению с носителями Q-аллеля имели достоверно выше активность фактора свертывания F7 (97.66±15.48% против 83.37±15.16%, p=0.002) и антитромбина III (104.47±15.54% против 95.87±11.30%, р=0.024). Для подростков группы контроля данной зависимости не выявлено
THE T-786C, G894T, AND INTRON 4 VNTR (4A/B) POLYMORPHISMS OF THE ENDOTHELIAL NITRIC OXIDE SYNTHASE GENE IN PROSTATE CANCER CASES
1 Department of Biology, Faculty of Science and Letters, University of Niğde, Niğde, Turkey; e-mail: budakdiler@gmail.com
2 Department of Urology Clinic, Niğde State Hospital, Niğde, Turkey.
In previously conducted some studies it has been revealed that nitric oxide (NO) and nitric oxide synthase (NOS) system play a significant role in carcinogenesis. Nitric oxide (NO) is regulated by endothelial nitric oxide synthase (eNOS) enzyme which is one of the isoenzymes of NO synthase (NOS). In this study we have tried to come to a conclusion about whether eNOS geni T-786C, G894T and Intron 4 VNTR (4a/b) polymorphisms might be considered as a risk factor causing prostate cancer (PCa) or not. A total of 200 subjects were included in this research. 84 patients with PCa (mean age 70,0±6,4) and 116 healthy controls (mean age 69,9±7,5) were recruited in this case-control study. Genomic DNA was extracted using the QIAamp DNA Blood Mini Kit (Maryland, USA), according to the manufacturer’s guidelines. The T-786C, G894T and Intron 4 VNTR (4a/b) polymorphisms were amplified using polymerase chain reation (PCR), detected by restriction fragment length polymorphism (RFLP). For T-786C polymorphism CC genotype [odds ratio (OR): 0.34, 95% confidence interval (CI):0.15-0.78, p=0.009)] and allele frquency (OR:0.631, CI:0.421-0.946, p=0.026) is significant for control. In patients with PCa eNOS G894T polymorphism, both GT (OR: 0.069, CI: 0.027-0.174; p=0.0001) and TT (OR: 0.040, CI: 0.013-0.123; p=0.0001) genotype distribution, and also T allele frequency (OR: 0.237, CI: 0.155-0.362, p=0.0001) were considered significant statistically. While genotype distribution for the other polymorphism eNOS, intron 4 VNTR (4a/b), is insignificant statistically,‘‘a’’ allele frequency was found out to be significant (OR: 2.223, CI: 1.311-3.769, p=0.003). In this study we indicated that genotype and allele frequencies of eNOS T-786C and G894T polymorphisms are statistically significant in patients with PCa. eNOS T-786C and G894T polymorphisms may be associated with PCa susceptibility in the Turkish population. In contrast, intron 4 VNTR (4a/b) polymorphism may not be related to PCa susceptibility in these patients
A COMPARATIVE ANALYSIS OF METHYLATION STATUS OF TUMOR SUPPRESSOR GENES IN PAIRED BIOPSY AND SERUM SAMPLES FROM CERVICAL CANCER PATIENTS AMONG NORTH INDIAN POPULATION
1 Department of Biotechnology, Panjab University, Chandigarh 160014, India; e-mail: jagsekhon@yahoo.com
2 Department of Gynaecology, Mohan Dai Oswal Cancer Treatment and Research Foundation, Ludhiana, India
3 Department of Biotechnology, IMS Engineering College, Ghaziabad 201009, India
4 Department of Gynaecology, Government Medical College and Hospital, Chandigarh, India
Tumor-specific genetic or epigenetic alterations have been detected in serum DNA in case of various types of cancers. In breast cancer, the detection of tumor suppressor gene hypermethylation has been reported in several body fluids. Promoter hypermethylation of some genes like MYOD1, CALCA, hTERT etc. has also been detected in serum samples from cervical cancer. The present study is the first report on the comparison of promoter hypermethylation of tumor suppressor genes like p14, p15, p16, p21, p27, p57, p53, p73, RARβ2, FHIT, DAPK, STAT1 and RB1 genes in paired biopsy and serum samples from cervical cancer patients among north Indian population. This is also the first report on the hypermethylation of these genes in serum samples from cervical cancer patients among north Indian population. According to the results of the present study, promoter hypermethylation of these genes can also be detected in serum samples of cervical cancer patients. The sensitivity of detection of promoter hypermethylation in serum samples of cervical cancer patients as compared to paired biopsy samples was found to be around 83.3%. It was observed that promoter hypermethylation was mainly observed in the serum samples in the higher stages and very rarely in the lower stages. The present study clearly showed that serum of patients with cervical cancer can also be used to study methylated genes as biomarkers
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ ЯЩЕРИЦ КОМПЛЕКСА DAREVSKIA RADDEI ПО ДАННЫМ МИКРОСАТЕЛЛИТНОГО МАРКИРОВАНИЯ ГЕНОМОВ
1 Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, Москва 119071; e-mail: omi@bk.ru
2 Институт биологии гена РАН, Москва 119334
3 Московский педагогический государственный университет, Москва 119991
4 Ереванский государственный университет, Ереван 0025
В статье приводятся генетические параметры для популяций ящериц комплекса Darevskia raddei (D. raddei nairensis и D. raddei raddei) и популяций D. valentini, рассчитанные на основе анализа изменчивости 50 аллельных вариантов трех микросателлитсодержащих локусов ядерных геномов у 83 особей. Показано, что генетические расстояния FST между популяциями D. raddei nairensis и популяциями D. raddei raddei статистически не значимо отличаются от генетических расстояний FST между популяциями разных биологических видов – D. raddei и D. valentini, и статистически значимо превосходят генетические расстояния FST между популяциями, принадлежащими к одному биологическому виду внутри рода Darevskia. Это свидетельствует о глубокой дивергенции популяций D. raddei raddei и D. raddei nairensis комплекса D. raddei и ставит вопрос о возможности отнесения их к разным биологическим видам