Аннотации статей. Том 53, 2017 г., № 6
ПОЛНОГЕНОМНОЕ СЕКВЕНИРОВАНИЕ ГЕНОМОВ ЭУКАРИОТ: ОТ СЕКВЕНИРОВАНИЯ ФРАГМЕНТОВ ДНК К СБОРКЕ ГЕНОМА
1 Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск 630090; e-mail: kira_z@bionet.nsc.ru
2 Новосибирский государственный университет, Новосибирск 630090
Стремительное развитие технологий секвенирования второго и даже третьего поколений сделало полногеномное секвенирование рутинной процедурой. Однако способы сборки полученных последовательностей и ее результаты требуют отдельного рассмотрения. Современные ассемблеры основаны на эвристических алгоритмах, что приводит к фрагментированной сборке генома, состоящей из скэффолдов и контигов различной длины, порядок локализации которых в хромосоме, а также их принадлежность к конкретной хромосоме зачастую остаются неизвестными. В связи с этим полученная сборка генома может рассматриваться только как его черновой вариант. Принципиальное улучшение качества и повышение надежности сборки драфта может быть достигнуто раздельным секвенированием элементов генома, отличающихся по своему размеру: хромосомы, хромосомные районы, клонированные в различных векторах фрагменты ДНК, а также использованием референсного генома, оптического картирования, Hi-C-технологии. Такой подход кроме упрощения сборки драфта генома позволит более точно выявлять численные и структурные вариации и аномалии геномов изучаемых видов. В данном обзоре обсуждаются основные технологии секвенирования и сборки генома de novo, а также различные подходы для улучшения качества уже существующих драфтов генома
DOI: 10.7868/S0016675817050137
КЛИНИКО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОСОБЕННОСТИ ДИАГНОСТИКИ ЛИЦЕ-ПЛЕЧЕ-ЛОПАТОЧНОЙ МИОДИСТРОФИИ ЛАНДУЗИ-ДЕЖЕРИНА
1 Медико-генетический научный центр, Москва 115478; e-mail: mskoblov@gmail.com
2 Московский физико-технический институт, Московская область, Долгопрудный 141700
3 Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова, Москва 127473
Лице-плече-лопаточная миодистрофия Ландузи-Дежерина (МЛД) – одна из наиболее распространенных наследственных миодистрофий. Исследование генетической природы данного заболевания, имеющего аутосомно-доминантный характер наследования, является чрезвычайно интересным и показательным. Обнаруженную уникальную структуру макросателлитных повторов D4Z4 в регионе 4q35 первоначально характеризовали уменьшением числа повторов у больных миодистрофией Ландузи-Дежерина. что приводило к активации генов данного региона, в частности транскрипционного фактора DUX4. Позже выяснилось, что в основе активации лежат эпигенетические механизмы, отвечающие за конденсацию хроматина данного района. На сегодняшний день установлены дополнительные участники патогенеза заболевания, такие как регулятор метилирования SMCHD1, регуляторная длинная некодирующая РНК DBE-T. Обнаруженная сложность механизмов заболевания хорошо согласуется с наблюдаемой картиной наследования болезни. Изучение патогенеза миодистрофии Ландузи-Дежерина – хороший пример того, как моногенные заболевания могут иметь более сложную природу наследования
DOI: 10.7868/S0016675817060145
РОЛЬ ГЕНОВ ЭКСПАНСИНОВ РtrЕХРА3 И РnЕХРА3 В РЕГУЛЯЦИИ РОСТА ЛИСТЬЕВ ТОПОЛЯ
Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук, Уфа 450054; e-mail: kuluev@bk.ru
Гены α-экспансинов древесных растений представляют большой интерес для генной инженерии, так как потенциально могут быть использованы для улучшения ростовых параметров деревьев. Во флоре России модельными древесными объектами для биотехнологии растений являются осина (Populus tremula L.) и тополь черный (Populus nigra L.). Целью данной работы было определение роли генов РtrЕХРА3 осины и РnЕХРА3 тополя черного, кодирующих α-экспансины, которую они выполняют при регуляции и обеспечении роста древесных растений. Для достижения этой цели была поставлена задача определить уровень экспрессии гена PtrEXPA3 при экзогенной обработке фито-гормонами, действии стрессовых факторов и конститутивной экспрессии гена PnARGOS-LIKE. Также была поставлена задача создать трансгенные растения осины с конститутивной экспрессией гена РnЕХРА3 тополя черного и провести их морфологический анализ. Наиболее высокий уровень содержания мРНК гена PtrEXPA3 был зарегистрирован нами в молодых интенсивно растущих листьях осины, причем экспрессия исследуемого гена индуцировалась экзогенными цитокининами и ауксинами. При действии NaCl и конститутивной экспрессии гена PnARGOS-LIKE содержание мРНК гена PtrEXPA3 уменьшалось. Трансгенные растения осины с конститутивной экспрессией гена РnЕХРА3 характеризовались уменьшением длины листьев, черешков и междоузлий, увеличением размеров эпидермальных клеток листа, длина стебля при этом оставалась неизменной. Совокупность всех полученных нами данных позволяет предполагать, что гены PtrEXPA3 и РnЕХРА3 кодируют цитокинин- и ауксин-регулируемые, листоспецифичные экспансины, вовлеченные в обеспечение роста клеток растяжением
DOI: 10.7868/S001667581706008X
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИЙ Dactylorhiza ochroleuca И D. incarnata (Orchidaceae) В ЗОНЕ ИХ СОВМЕСТНОГО ПРОИЗРАСТАНИЯ В РОССИИ И БЕЛАРУСИ
1 Ботанический сад Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург 620144; e-mail: filorch@mail.ru
2 Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук, Санкт-Петербург 197376; e-mail: elena.andronova@mail.ru
3 Центральный ботанический сад Национальной академии наук Беларуси, Минск 220012, Беларусь; e-mail: kozlova_o@yahoo.com
С использованием аллозимного анализа изучены полиморфизм и генетическая структура популяций D. incarnata и D. ochroleuca в местах их совместного произрастания в России и Беларуси. Показано, что особи D. ochroleuca из популяций с Урала и Сибири, удаленных от основной части ареала, не отличаются от особей из основной части ареала (Беларусь) по аллельному составу восьми генных локусов. Выявлено, что D. ochroleuca и D. incarnata дифференцированы по разным аллелям локуса GDH. Тем самым был установлен генный маркер, по которому эти близкие таксоны различаются. Кроме локуса GDH особи D. ochroleuca и D. incarnata в зоне их совместного произрастания различаются по аллельной структуре PGI и NADHD. Несмотря на то что у D. incarnata с Урала и из Сибири оба локуса были полиморфными, а из Беларуси – один из них (PGI), все особи D. ochroleuca, произрастающие совместно с полиморфными особями D. incarnata, оказались гомозиготными по одинаковым аллелям. Сделан вывод о генетической обособленности и существовании механизма изоляции D. ochroleuca от D. incarnata даже при их совместном произрастании. Обнаружено, что локус GDH у D. incarnata полиморфен только в популяциях, которые произрастают совместно с D. ochroleuca, за исключением единичных примеров. Было сделано заключение, что изменчивость локуса GDH у D. incarnata связана с гибридизацией с D. ochroleuca
DOI: 10.7868/S0016675817050046
НОВЫЕ ГЕНЫ-ОРТОЛОГИ SlFUL2 И АНАЛИЗ ИХ ЭКСПРЕССИИ У ДИКИХ И КУЛЬТИВИРУЕМЫХ ТОМАТОВ СЕКЦИИ Lycopersicon
1 Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук, Москва 119071; е-mаil: mashinmail@mail.ru
2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, кафедра биотехнологии, Москва 119991
Транскрипционные факторы семейства FRUITFULL (FUL), SlFUL1 и SlFUL2, принимают непосредственное участие в регуляции развития плода томата. В представленной работе выделены и структурно охарактеризованы полные нуклеотидные последовательности пяти новых полноразмерных генов, ортологичных SlFUL2, у образцов томата овощного (S. lycopersicum) и близкородственного вида – томата смородинного (S. pimpinellifolium), имеющих различные морфологические характеристики. Анализ полиморфизма исследуемых генов определил общий уровень вариабельности нуклеотидных последовательностей (1.94%). Показано, что 9 из 11 SNPs, локализованных в экзонах, приводят к замещению аминокислот в составе функционально значимых MADS-, К- и С-доменов ортологов SlFUL2. Показаны существенные различия в уровне и пространственно-временной динамике экспрессионных паттернов в различных органах томата на видовом и внутривидовом уровнях
DOl: 10.7868/S0016675817060121
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ АНЧОУСА В АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКОМ БАССЕЙНЕ
Зоологический институт Российской академии наук, Санкт-Петербург 199034; e-mail: eavodiasova@gmail.com
Изучена внутривидовая структура европейского анчоуса (Engraulis encrasicolus) на основании анализа изменчивости фрагмента митохондриального гена цитохрома b (cytb) у 84 особей из семи точек Черного и Азовского морей. Данные по гаплотипическому и нуклеотидному разнообразию и значения тестов на нейтральность свидетельствуют об экспансивном росте популяций анчоуса в Азово-Черноморском бассейне. Все выборки из популяций анчоуса продемонстрировали высокий уровень гаплотипического разнообразия (Hd = 0.962). Было выявлено два преобладающих гаплотипа, частоты встречаемости которых не имеют направленности и они представлены во всех локалитетах. Между азовским и черноморским подвидами генетической дифференциации на основе анализа последовательностей фрагмента митохондриального гена cytb не выявлено
DOI: 10.7868/S0016675817060133
ПОИСК МУТАЦИЙ В ГЕНАХ GJB6 (Сх30) И GJB3 (Сх31) У ГЛУХИХ ПАЦИЕНТОВ С МОНОАЛЛЕЛЬНЫМИ МУТАЦИЯМИ ГЕНА GJB2 (Сх26) В ЯКУТИИ
1 Якутский научный центр комплексных медицинских проблем, Якутск 677010; e-mail: psennikovavera @mail.ru
2 Институт естественных наук Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова, Якутск 677010
3 Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук,
Центр коллективного пользования "Геномика", Новосибирск 630090
4 Федеральный исследовательский центр Институт цитологии
и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск 630090
5 Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск 630090
6 Институт биохимии и генетики Уфимского научного центр'а Российской академии наук, Уфа 450054
7 Башкирский государственный университет, кафедра генетики и фундаментальной медицины, Уфа 450076
Диагноз аутосомно-рецессивной глухоты 1А типа (АРГ 1А, MIM 220290) у пациентов с врожденной потерей слуха в большинстве случаев определяется присутствием биаллельных рецессивных мутаций в гене GJB2, кодирующем коннексин 26 (Сх26). ДНК-диагностику АРГ 1А усложняют случаи, когда у глухих пациентов обнаруживаются только моноаллельные (гетерозиготные) рецессивные мутации в гене GJB2, что является неинформативным результатом. Такие пациенты могут быть как "случайными" гетерозиготными носителями GJB2-мутаций, так и иметь мутантный аллель в его cis-регуляторной области или в генах других коннексинов: GJB6 (Сх30) или GJB3 (Сх31). Ранее исследования генетических причин потери слуха у больных в Якутии были направлены на поиск мутаций только в гене GJB2, в результате которых ДНК-диагностика оказалась неинформативной для 9.7% (38/393) больных с моноаллельными GJB2-мутациями. В настоящей работе проведен поиск мутаций в генах GJB3 и GJB6, а также двух делеций c.del(GJB6-D13S1830) и c.del(GJB6-D13S1854) в cis-регуляторной области гена GJB2 y 35 пациентов с моноаллельными GJB2-мутациями в сравнении со 104 слышащими индивидами. В исследованных генах были обнаружены две синонимичные замены c.489G>A (p.Leu163Leu) (GJB6) и с.357С>Т (p.Asn119Asn) (GJB3), вероятно не имеющие клинического значения, и две несинонимичные замены c.301G>A(p.Glu101Lys) (GJB6) и с.580G>А (p.Ala194Thr) (GJB3). Для подтверждения патогенетической значимости обнаруженных несинонимичных замен в возникновении нарушений слуха необходимы дополнительные экспериментальные доказательства. Диагноз АРГ 1А типа был подтвержден только у одного пациента, имеющего делецию c.del(GJB6-D13S1830) (GJB2) в сочетании с рецессивной мутацией c.35delG (GJB2). В целом полученные нами данные свидетельствуют о низком вкладе мутаций генов GJB6 и GJB3 в этиологию потери слуха в Якутии
DOI: 10.7868/S0016675817030109
ХАРАКТЕРИСТИКА 48 ПОЛИМОРФНЫХ ЛОКУСОВ – ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ МАРКЕРОВ РИСКА РАЗВИТИЯ ИШЕМИЧЕСКОГО ИНСУЛЬТА
Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии, Москва 111123; e-mail: Dribnokhodova @cmd.su
С целью установления генетических особенностей популяции в выборке населения Московского региона определены частоты аллелей 48 полиморфных локусов (SNP), ассоциированных с повышенным риском развития ишемического инсульта. Распределение частот генотипов для всех SNP соответствует равновесию Харди-Вайнберга. Сопоставление частот аллелей с частотами, представленными для популяции европеоидов в базах данных dbSNP и 1000 Genomes Project, выявило статистически значимые различия для двух (rs556621 и rs556512) и семи SNP (rs556621, rs556512, rs1801133, rs1799983, rs5918, rs328 и rs2398162) соответственно. Учет выявленных генетических особенностей популяции позволит повысить точность и надежность расчета индивидуального генетического риска развития мультифакторых заболеваний в рассматриваемой популяции
DOI: 10.7868/S0016675817060042
ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ НОСИТЕЛЕЙ ХРОМОСОМНЫХ АНОМАЛИЙ ЗАВИСИТ ОТ ГЕНОМНОЙ ДОЗЫ АКТИВНЫХ РИБОСОМНЫХ ГЕНОВ (ГЕНОВ рРНК)
Медико-генетический научный центр, Москва 115478; e-mail: med-gen@mail.ru
Геномная доза фракции активных (способных к транскрипции) рибосомных генов (АкРГ) определена в геномах 172 человек, носителей различных хромосомных аномалий: в их числе 116 индивидов с численными аномалиями аутосом (синдром Дауна и робертсоновские транслокации), 36 индивидов с численными аномалиями гоносом (синдромы Клайнфельтера, Шерешевского–Тернера, трипло-Х и дипло-Y) и 20 носителей различных структурных аномалий хромосом. В контрольной выборке здоровых индивидов с нормальным кариотипом (N= 318) количество АкРГ варьировало от 120 до 190 копий при среднем 150 ± 1 копия на диплоидный геном. Во всех изученных нами выборках носителей хромосомных аномалий геномная доза (ГД) АкРГ не выходит за пределы варьирования признака в контрольной выборке. Однако во всех выборках выявлены характерные отличия по ГД АкРГ. В соответствии с ожиданием при синдроме Дауна средняя ГД АкРГ оказалась на 10% больше, а у носителей робертсоновских транслокаций — максимальное количество АкРГ на 20% меньше, чем в контроле. При этом можно заключить, что около 10% пациентов с синдромом Дауна и до 50% носителей робертсоновских транслокаций погибают в пренатальном или раннем постнаталь-ном периоде из-за избытка или недостатка АкРГ в их геномах. Выявлено существенное сужение пределов варьирования ГД АкРГ в выборке возрастных (старше 10 лет) пациентов с синдромом Дауна в сравнении с новорожденными. Очевидно, в первые годы жизни преимущественно погибают носители синдрома Дауна с низкими и высокими дозами АкРГ. Значения ГД АкРГ численных аномалий гоносом преимущественно попадают в область средних, адаптивных доз, а носители структурных хромосомных аномалий преимущественно выживают при количестве АкРГ в геноме больше среднего количества в контрольной выборке. Впервые приведены данные о связи жизнеспособности носителей разных вариантов хромосомных аномалий с количеством активных копий генов рРН К в их геномах
DOI: 10.7868/S0016675817060091
ГЕНОТИПИРОВАНИЕ БОЛЬНЫХ ФЕНИЛКЕТОНУРИЕЙ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К ПРЕПАРАТАМ ВН4
1 Медико-генетический научный центр, Москва 115478; e-mail: p_gundorova@inbox.ru
2 Научный центр здоровья детей, Москва 119296
3 Медико-генетическая консультация, Оренбургская областная клиническая больница № 2, Оренбург 460035
4 Российский национальный медицинский университет им. Н.И. Пирогова, Москва 117997
5 Ростовский государственный медицинский университет, Ростов-на-Дону 344022
В настоящее время доказана эффективность препаратов кофактора фенилаланингидроксилазы (ФАГ) не только при лечении ВН4-зависимых гиперфенилаланинемий, но и фенилкетонурии у больных с мутациями гена РАН. Так как ответ пациента на лечение зависит от наличия остаточной активности фермента ФАГ, целесообразно проводить поиск мутаций гена РАН для выявления потенциальных ответчиков и неответчиков на терапию. Проведено генотипирование 435 больных фенилкетонурией из 13 регионов Российской Федерации с целью выявления ответчиков и неответчиков на лечение препаратами тетрагидробиоптерина (ВН4). По результатам настоящего исследования количество вероятных пробандов-неответчиков на лечение препаратами ВН4 превышает 50%, что обусловлено высокой суммарной аллельной частотой "тяжелых" мутаций гена РАН. Выявлены пациенты-ответчики (1.6%) с двумя "мягкими" мутациями в гене РАН
DOI: 10.7868/S0016675817060066
О МНОГОЛОКУСНОЙ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЕ ПОПУЛЯЦИИ. I. ОПИСАНИЕ АРХИТЕКТУРЫ ГАМЕТИЧЕСКИХ НЕРАВНОВЕСНОСТЕЙ
Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, Москва 119991; e-mail: pass40@mail.ru
Анализируется диплоидная популяция в отношении множества L аутосомных локусов. Внимание фокусируется на описании возможных гаметических неравновесностей, определяемых как отклонения текущего состояния популяции от опорного с такими же концентрациями аллелей, но при их независимом комбинировании в гаметах. Описание неравновесностей не основывается на каких-либо предположениях о действии факторов микроэволюции, о перекрывании поколений, системах скрещивания и др., а просто используется для представления текущей генетической структуры популяции в терминах гаметических неравновесностей и концентраций аллелей. В качестве показателей неравновесностей выбраны базисные векторы подпространства допустимых отклонений, первоначально определенные как собственные векторы матрицы линеаризации модели обобщенного неэпистатического отбора в серии работ С. Карлина и У. Либермана. В настоящем сообщении эти характеристики рассматриваются с совершенно другой, новой точки зрения, а именно как базисные гаметические неравновесности, по которым разлагаются допустимые отклонения. Выявлена иерархическая организация неравновесностей в отношении индуцирования ими маргинальных отклонений от соответствующих опорных состояний на уровне подмножеств локусов разного размера. Каждая из базисных неравновесностей характеризуется так называемым множеством "носителей отклонений" К. Для базисной неравновесности определенного уровня иерархии существует свой порог m (равный количеству локусов в K) по числу локусов, который необходим для ее обнаружения. Таким образом, требуется анализировать не менее m локусов одновременно, чтобы выявить существующее базисное отклонение от равновесия по сцеплению. Обоснование полученных результатов опирается на использование техники линейной алгебры, кронекеровского умножения и линейного подпространства допустимых отклонений. Рассмотрены свойства маргинальных отклонений на различных подмножествах локусов, которые интерпретируются в терминах гаметических неравновесностей
DOI: 10.7868/S0016675817050083
СВЯЗЬ ПОЛИМОРФИЗМА Т-786С ГЕНА ЭНДОТЕЛИАЛЬНОЙ NO-СИНТАЗЫ 3-го ТИПА С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ СОСТОЯНИЕМ МИОКАРДА У БОЛЬНЫХ ИБС НА ФОНЕ САХАРНОГО ДИАБЕТА 2-го ТИПА
Научно-исследовательский институт кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра Российской академии наук, Томск 634012; е-mail: muslimоvef@yandex.rи
В популяции жителей Западно-Сибирского региона с ишемической болезнью сердца (ИБС), в том числе сочетанной с сахарным диабетом 2-го типа (СД2), изучена ассоциация полиморфизма Т-786С гена эндотелиальной NO-синтазы NOS3 с функциональным состоянием левого желудочка (ЛЖ) сердца. В группе пациентов ИБС без СД2 носители генотипа –786ТТ имели наибольшую фракцию выброса ЛЖ (р = 0.012). В группе больных ИБС, сочетанной с СД2, данной зависимости не выявлено. В выборке носителей генотипа –786ТС у пациентов с СД2 обнаружена более высокая частота гипертрофии ЛЖ, чем у пациентов без СД2 (р = 0.025). В рассматриваемых группах отсутствовала ассоциация полиморфизма Т-786С гена NOS3 с тяжестью функционального класса сердечной недостаточности
DOI: 10.7868/S0016675817060108
ЯДРЫШКООБРАЗУЮЩИЕ РАЙОНЫ (ЯОР) ХРОМОСОМ ОБЫКНОВЕННЫХ ПОЛЕВОК КАК ЯДЕРНЫЕ МАРКЕРЫ ГЕНОМНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ПО ДАННЫМ ИЗ ГИБРИДНОЙ ЗОНЫ ДВУХ КАРИОФОРМ, arvalis И obscurus
1 Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва 119071; е-mail: ninbul@mail.ru
2 Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской академии наук, Москва 119334
Контрастная локализация ЯОР хромосом, малоизученный дифференцирующий признак кариоформ обыкновенной полевки arvalis и obscurus, показана на материалах из гибридной зоны на крупных парах хромосом в гетерозиготе у природного гибрида. По хромосомным признакам сделано заключение о том, что форма obscurus является отцовской для гибрида, материнская форма определена по маркерам митохондриального генома (arvalis). В сопоставлении с данными литературы обращает внимание соответствие уровней хромосомной политипии и разделения не только основных геномных линий arvalis/obscurus, но и геномных линий внутри формы obscurus
DOI: 10.7868/S0016675817060030