Аннотации статей. Том 55, 2019 г., № 7
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОГНИТИВНЫХ СПОСОБНОСТЕЙ
1 Психологический институт Российской академии образования, Москва, 125009 Россия; e-mail: malykhsb@mail.ru
2 Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, Москва, 115409 Россия
3 Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук, Уфа, 450054 Россия; e-mail: carunas@list.ru
4 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, кафедра психологии труда и инженерной психологии, Москва, 119991 Россия
Представлен обзор результатов молекулярно-генетических исследований когнитивных способностей. До настоящего времени в этих исследованиях обнаружено небольшое количество генов, ответственных за нормальное когнитивное функционирование, несмотря на активное проведение анализов генов-кандидатов, полногеномных анализов ассоциации и анализов сцепления. Необходимо иметь в виду, что даже в тех случаях, когда генетические варианты статистически значимо ассоциированы с когнитивными фенотипами, размеры эффекта, как правило, очень малы (1–2%). Однако выполненные в последние несколько лет крупномасштабные генетические исследования значительно расширили знания о молекулярных основах когнитивных способностей человека и позволили объяснить до 20% из 50% наследуемости интеллекта.
DOI: 10.1134/S0016675819070117
АССОЦИАЦИИ ПОЛИМОРФНЫХ ВАРИАНТОВ КЛЮЧЕВЫХ ГЕНОВ МЕТАБОЛИЗМА ГИСТАМИНА И РЕЦЕПТОРОВ ГИСТАМИНА С МНОГОФАКТОРНЫМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ
Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, 634050 Россия; e-mail: aksana.kucher@medgenetics.ru
Гистамин является биологически активным веществом локального действия, но вовлечен в регуляцию различных процессов в организме, в том числе и в патогенез болезней. В настоящем обзоре представлены обобщения молекулярно-генетических, клинических и экспериментальных исследований, посвященных изучению роли гистамина и ключевых генов его метаболизма в патогенезе болезней. Приводятся данные об ассоциированных полиморфных вариантах (30 SNP, 1 CNV) ключевых генов метаболизма гистамина с многофакторными заболеваниями, в том числе HDC (участвует в синтезе гистамина), HNMT, AOC1, MAOB, ALDH7A1 (вовлечены в процессы деградации гистамина) и HRH1, HRH2, HRH3, HRH4 (рецепторы гистамина): ассоциации установлены с аллергическими и онкологическими заболеваниями, болезнями нервной и сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, обменными нарушениями и др. О неслучайности установленных ассоциаций генов гистаминового метаболического пути с патологическими состояниями свидетельствуют клинические наблюдения и экспериментальные исследования, выполненные на модельных объектах и клеточных линиях. Более того, согласно клиническим и экспериментальным данным можно ожидать более широкий спектр патологических состояний, в формирование риска которых определенный вклад будут вносить структурно-функциональные особенности ключевых генов гистаминового метаболического пути. Обсуждаются вопросы сложности определения значимости уровня гистамина и структурно-функциональных особенностей генов гистаминового метаболического пути с позиций благоприятного/негативного влияния на функционирование организма, а также некоторые возможные причины противоречивости ассоциативных исследований, выполненных в разных этнотерриториальных группах.
DOI: 10.1134/S0016675819070105
РОЛЬ ПОЛНОГЕНОМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ИЗУЧЕНИИ БИОЛОГИИ МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ
1 Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра
Российской академии наук, Уфа, 450054 Россия; е-mail: kaskinovamilyausha@mail.ru
2 Инчхонский национальный университет, Инчхон, Ёнсу-гу, Сонгдо-донг, 22012 Южная Корея
В данном обзоре обобщены публикации, посвященные исследованию генома пчелы медоносной. Дана история изучения генома пчелы и его характеристика. Приводятся результаты генетических исследований пчелы с применением полногеномных данных. Особое внимание уделено исследованиям, посвященным поиску аллелей, ассоциированных с хозяйственно полезными, адаптивными и другими важными признаками медоносной пчелы.
DOI: 10.1134/S0016675819060201
leidyi – НОВАЯ ГРУППА DD41D-ТРАНСПОЗОНОВ В ГЕНОМЕ МНЕМИОПСИСА Mnemiopsis leidyi
Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского Российской академии наук, Севастополь, 299011 Россия; e-mail: puzakov@ngs.ru
Суперсемейство мобильных генетических элементов (МГЭ) IS630/Tc1/mariner является одним из наиболее многочисленных и широко распространенных среди ДНК-транспозонов. МГЭ IS630/Tc1/mariner делятся на восемь семейств: IS630, Tc1, mariner, pogo, maT, mosquito, plants и rosa. Представители семейства rosa (DD41D-транспозоны) были выделены в отдельную группу сравнительно недавно и на данный момент подробно охарактеризованы только у насекомых. Известно, что семейство rosa включает в себя подсемейства Crmar-like и LTIR . В настоящей работе впервые описаны DD41D-транспозоны гребневиков Mnemiopsis leidyi и Pleurobrachia bachei. Установлено, что элементы мнемиопсиса представляют новую, неизвестную ранее группу, которая была названа нами leidyi. Представители этого подсемейства сочетают в себе признаки, присущие двум другим подсемействам DD41D-транспозонов. У P. bachei выявлены элементы rosa, принадлежащие подсемейству LTIR и имеющие более протяженные DDE/D-домены.
DOI: 10.1134/S0016675819070129
ТАНДЕМНЫЕ ПОВТОРЫ В ГЕНОМЕ СВИНЬИ Sus scrofa, ИХ ЛОКАЛИЗАЦИЯ В ХРОМОСОМАХ И ЯДРАХ КЛЕТОК СПЕРМАТОГЕННОГО РЯДА
1 Институт цитологии Российской академии наук, Санкт-Петербург, 194064 Россия; e-mail: Nadyaxs@gmail.com
2 Санкт-Петербургский государственный университет, кафедра цитологии и гистологии, Санкт-Петербург, 199034 Россия
3 Дальневосточный федеральный университет, Школа биомедицины, Владивосток, 690922 Россия
Методы биоинформатики позволяют найти и аннотировать большие тандемные повторы (ТП) в сборках геномов разных организмов. В настоящей работе анализировали геномную сборку свиньи Sus scrofa (в базе данных NCBI Sscrofa10.2) и выявили набор ТП, характерных для вида, а также картировали некоторые из них методом FISH на метафазных хромосомах с помощью рассчитанных нами коротких олигонуклеотидных зондов (Sscrf_335A, Sscrf_243A, Sscrf_15A, Sscrf_50A). Все ТП, присутствующие в базе данных Repbase для свиньи, выявляются с помощью биоинформатических методов, но кроме них найдено еще 18 новых семейств ТП в сборке Sscrofa10.2. Набор найденных ТП в сборке Sscrofa10.2 по сравнению с человеком и мышью отличается бóльшей длиной мономеров. Зонды Sscrf_15А и Sscrf_243А выявляют набор акроцентрических (Ас) хромосом, зонд Sscrf_50А – набор суб/метацентрических (Мс) хромосом, зонд Sscrf_335А метит все хромосомы. Использовали зонды для того, чтобы проследить за укладкой центромерного района при сперматогенезе. При использовании всех зондов в профазе I мейоза наблюдали образования в виде колец, которые не описаны в литературе. Мы показали следующее: 1) сконструированные нами зонды выявляют Мс- и Ас-наборы хромосом; 2) в сперматозоидах существует характерный паттерн для каждого зонда; 3) вероятно, центромерные зонды дают возможность наблюдать сборку центромерного района.
DOI: 10.1134/S0016675819070075
ДИНАМИКА ЭКСПРЕССИИ FLC И VIN3 В ПРОЦЕССЕ ЯРОВИЗАЦИИ РАСТЕНИЙ Arabidopsis thaliana СЕВЕРНЫХ ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ
Институт биологии Карельского научного центра Российской академии наук, Петрозаводск, 185910 Россия; *e-mail: fedorenko_om@mail.ru
Выявлены особенности экспрессии генов FLC и VIN3, играющих ведущую роль в яровизационно-опосредованном переходе к цветению у растений A. thaliana северных природных популяций (Карелия). Отмечены различия в динамике транскрипционной активности FLC и VIN3 при яровизации для популяций, представленных поздноцветущими формами, с одной стороны, и смешанной по времени зацветания растений популяции, с другой. Установлен низкий уровень экспрессии FLC и VIN3 у растений исследованных популяций до холодового воздействия. В процессе яровизации происходит увеличение уровня транскриптов мРНК FLC на 10-й и 20-й день с последующим снижением его к 30-му дню. Длительное воздействие холода вызывает усиление экспрессии VIN3 с пиком в популяциях, представленных поздноцветущими формами растений, на 30-й день яровизации, а в смешанной по времени зацветания растений популяции – на 40-й день. Особенным образом представлена динамика экспрессии генов FLC и VIN3 в процессе яровизации у S1 потомства одного раннецветущего растения, при этом экспрессия FLC у него изменяется согласно классическим представлениям: первоначально высокий уровень транскриптов FLC в процессе яровизации снижается. Предполагается, что генетические и эпигенетические механизмы, участвующие в контроле темпов зацветания, и гены, вовлеченные в этот процесс, могут различаться у растений популяций разных географических регионов.
DOI: 10.1134/S0016675819060031
ПОЛИМОРФИЗМ КОНТРОЛЬНОГО РАЙОНА МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК НАТИВНЫХ И ИНВАЗИВНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ Harmonia axyridis (Coleoptera, Coccinellidae)
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: andrianovb@mail.ru
Божья коровка арлекин Harmonia axyridis образует стабильные природные популяции в Восточной Азии и на юге Сибири и распространяющиеся инвазивные популяции в Европе, Африке и в обеих Америках в регионах с умеренным и субтропическим климатом. Охарактеризован полиморфизм контрольного района митохондриального генома в популяционных выборках из популяций нативного ареала и инвазивного ареала в Европе. Подтверждено разделение популяций нативного ареала на восточную и западную группы и близость инвазивной популяции к восточной популяционной группе. Гаплотипическое разнообразие максимально в популяции восточной популяционной группы Harmonia axyridis и снижено в инвазивной популяции. Показана стабильность гаплотипического состава митохондриального генофонда инвазивной популяции Европы в процессе расширения ареала инвазии.
DOI: 10.1134/S0016675819070038
НОНСЕНС-МУТАЦИЯ p.R1406X ГЕНА WRN НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ФАКТОРОМ РИСКА РАЗВИТИЯ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
1 Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук, Уфа, 450054 Россия; e-mail: marina_berm@mail.ru
2 Республиканский клинический онкологический диспансер, Уфа, 450054 Россия
Белок WRN/RECQL2 играет важную роль в репликации ДНК и поддержании целостности генома. Мутации в гене WRN приводят к развитию синдрома Вернера – редкому аутосомно-рецессивному заболеванию, характеризующемуся преждевременным развитием старения и ассоциированным с генетической нестабильностью и повышенным риском развития онкологических заболеваний. Остается открытым вопрос, является ли наличие мутаций в гетерозиготном состоянии в гене WRN фактором риска развития рака молочной железы (РМЖ). В результате полного секвенирования экзома мы идентифицировали нонсенс-мутацию p.R1406X в гене WRN у пациентки с наследственным РМЖ (1/12). Далее проведен анализ мутации у 828 пациенток с РМЖ, 273 пациенток с раком яичников и 445 женщин контрольной группы, проживающих в Республике Башкортостан. Полученные результаты опровергают наше предположение о вовлеченности мутации p.R1406X в гене WRN в развитие рака молочной железы.
DOI: 10.1134/S0016675819070051
ЗАДЕРЖКА ОБРАЗОВАНИЯ КОЛОНИЙ ДИПЛОИДНЫМИ КЛЕТКАМИ РАЗНОГО ГЕНОТИПА ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ УФ-СВЕТОМ
1 Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба, филиал Национального медицинского исследовательского центра радиологии, Обнинск, 249036 Россия; e-mail: ekevs7240@mail.ru
2 Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра Курчатовский институт, Гатчина, Ленинградская область, 188300 Россия
Приводятся экспериментально полученные кривые зависимости выживаемости и задержки формирования колоний от потока энергии (дозы) УФ-света (254 нм) для двух диких штаммов диплоидных дрожжей Saccharomyces cerevisiae, способных восстанавливаться от УФ-повреждений, а также их УФ-чувствительных мутантов. Кривые выживаемости были сигмоидными для клеток дикого типа и мутантов rad6/rad6, rad18/rad18, которые были чувствительнее к УФ-облучению в 2.2 и 1.5 раза по выживаемости и в 2.0 и 3.1 раза по задержке формирования колоний по сравнению с исходным штаммом (XS800). Штамм Т2 (rad2/rad2) характеризовался экспоненциальной кривой зависимости выживаемости от потока энергии УФ-света и был в 10.7 раза более чувствителен к УФ-облучению клеток и в 7.0 раз более чувствителен по задержке формирования колоний по сравнению с исходным штаммом Т1. Задержка формирования колоний для всех изученных штаммов достигала 100% с увеличением потока энергии УФ-света. В отличие от традиционных представлений эти данные указывают на то, что позднее формирование колоний выжившими после облучения клетками определяется главным образом плоидностью клеток и не зависит от формы кривых доза–эффект и УФ-чувствительности клеток.
DOI: 10.1134/S0016675819070063
МЕЖВИДОВОЙ ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ DEP1 И ФОРМА КОЛОСА У ПШЕНИЦ
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия; e-mail: valeriya-vavilova@bionet.nsc.ru
Проведен анализ последовательностей гена DEP1 у десяти образцов видов Triticum macha Decapr. et Menabde, T. antiquorum Heer ex Udacz., T. sphae rococcum Perciv., мутантов мягкой и твердой пшениц и единичного полукомпактного образца донора генома D мягкой пшеницы Aegilops tauschii Coss. В результате сравнения было показано, что у всех исследованных образцов пшеницы кроме образца изогенной линии мягкой пшеницы i: Cp-M808(Vrn1) представлено по одному аллельному варианту каждого из генов Dep1-A, Dep1-B и Dep1-D. Последовательности генов Dep1-A, Dep1-B и Dep1-D, полученные для образцов пшениц и мутантов мягкой и твердой пшениц, идентичны описанным ранее. Исключение составляют образцы Cp-M808(Vrn1) и cp-M808(Vrn1). В изогенной линии Cp-M808(Vrn1) были обнаружены новые аллельные варианты: Dep1-Aа, Dep1-Bb, Dep1-Da и Dep1-Db. Новые аллели Dep1-Ba и Dep1-Dc были описаны для изогенной линии сp-M808(Vrn1). Индивидуальные мутации генов Dep1 были выявлены у отдельных образцов пшениц. Однако аллели, коррелирующие с определенной морфологией колоса у пшениц, не установлены. В уникальном образце Ae. tauschii KT-120-16 с полукомпактным колосом был обнаружен аллель Dep1-Dd, отличающийся от аллеля Dep1-D спельтоидных образцов Ae. tauschii наличием делеций в 5'-UTR. Эти делеции, вероятно, оказывают влияние на экспрессию гена Dep1-Dd и определяют формирование компактного колоса у Ae. tauschii KT-120-16.
DOI: 10.1134/S0016675819070142
АНАЛИЗ РОЛИ ГЕНОВ ОПИАТНЫХ РЕЦЕПТОРОВ OPRD1 И OPRM1 В РАЗВИТИИ АПАТИИ ПРИ ШИЗОФРЕНИИ
Научный центр психического здоровья, Москва, 115522 Россия; e-mail: m.alfimova@gmail.com
Опиатные рецепторы, участвующие в мотивационных процессах, могут представлять собой мишени для коррекции симптомов апатии при шизофрении. В этом контексте мы провели поиск ассоциаций между полиморфными сайтами в генах опиатных рецепторов OPRM1 (rs1799971) и OPRD1 (rs1042114, rs533123) и показателями по Шкале оценки апатии у больных шизофренией (n = 284). При анализе генотипов, гаплотипов и межгенных взаимодействий были обнаружены номинально значимые связи генотипа в сайте rs1042114 и сочетания генотипов rs1042114*rs1799971 с подшкалой поведенческой апатии, которые не выдержали поправки на множественные сравнения. Таким образом, нами не получено доказательств в пользу роли генетического полиморфизма генов опиатных рецепторов в модификации симптомов апатии при шизофрении.
DOI: 10.1134/S0016675819070026
ОСЕТИНСКИЕ ФАМИЛИИ КАК ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАРКЕР
1 Медико-генетический научный центр, Москва, 115522 Россия; e-mail: elchinova@med-gen.ru
2 Республиканская детская клиническая больница, Медико-генетическая консультация, Владикавказ, 362003 Россия
3 Северо-Осетинская государственная медицинская академия, Республика Северная Осетия–Алания, Владикавказ, 362019 Россия
4 Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана, г. Мытищи Московской области, 141000 Россия
5 Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова, кафедра молекулярной и клеточной генетики, Москва, 117997 Россия
В работе проведен сравнительный анализ стандартных популяционно-генетических параметров, полученных на основании распределения осетинских фамилий Дигорского и Ардонского районов, и параметров, полученных на основании брачных миграций. Положительная и значимая корреляция всех рассмотренных параметров позволила сделать вывод о допустимости использования фамилий осетин (как иронцев, так и дигорцев) в популяционно-генетических исследованиях в качестве биологического маркера.
DOI: 10.1134/S001667581906002X
ПРИЧИНЫ ЭКСЦЕССА ЧАСТОТЫ МИТОТИПА SCH34 В ПОПУЛЯЦИИ АМУРСКОГО ОСЕТРА, Acipenser schrenckii (Acipenseridae), СОГЛАСНО АНАЛИЗУ ПОЛНЫХ МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ ГЕНОМОВ
Федеральный научный центр Биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, 690022 Россия; e-mail: shedko@biosoil.ru
Большинство видов осетров находятся под угрозой исчезновения и включены в разнообразные Красные списки. Исследование спектров аллельных частот может помочь в оценке и мониторинге состояния их популяций. Нами секвенированы девять полных митогеномов амурского осетра, представляющих собой семь различных вариантов контролирующего региона мтДНК, один из которых (SCH34), согласно полученным ранее данным, имеет необычно высокую частоту в популяции. Селективно значимых замен в нуклеотидных последовательностях, кодирующих белки, а также замен в других функциональных участках митохондриального генома, выделяющих митотип SCH34 среди других, не найдено. Один из трех митогеномов, имевших один и тот же митотип SCH34 контролирующего региона, нес нуклеотидную замену за его пределами. Рассчитанный минимальный эволюционный возраст митотипа SCH34 составил порядка 4500–5400 лет. Высокая частота SCH34 и близких к нему митотипов (производных от него и отличающихся по одной-двум нуклеотидным позициям) в современной популяции амурского осетра не могла быть вызвана ни отбором, ни хозяйственной деятельностью человека и, скорее всего, обусловлена прохождением одной из его изолированных популяций через фазу низкой численности (“бутылочное горлышко”) в прошлом.
DOI: 10.1134/S0016675819060171
Статьи, опубликованные только в Russian J. of Genetics, № 7 – 2019 г.
Comparative Complete Chloroplast Genome Analyses and Contribution to the Understanding of Chloroplast Phylogeny and Adaptive Evolution in Subgenus Anguinum
Key Laboratory of Bio-Resources and Eco-Environment of Ministry of Education, College of Life Sciences, Sichuan University, Chengdu, P. R. China; *e-mail: xjhe@scu.edu.cn
The subgenus Anguinum (G. Don. ex W.D.J. Koch) N. Friesen disjunctly distributes in the high mountains from south-western Europe to eastern Asia and in northeastern North America. Due to interspecies hybridization, introgression and incomplete lineage sorting, the detection of interspecies differences within Anguinum is notoriously challenging. Here we report the complete chloroplast (cp) genome sequences of A. nanodes Airy-Shaw, A. ovalifolium Hand.-Mazz., A. ovalifolium var. leuconeurum J. M. Xu and A. victorialis L. from Anguinum and A. cyathophorum Bur. & Franch from subgenus Cyathophora (R.M.Fritsch) R.M.Fritsch as outgroup, four of which were first reported. We compared them with cp genomes of A. cepa L., A. obliquum L., A. prattii C.H.Wright. The Anguinum cp genomes ranged from 153,674 to 155,055 bp in length. Each cp genome contained 131 unigenes, consisting of 85 protein-coding genes, 38 tRNA genes, and 8 rRNA genes. The eight Allium L. cp genomes exhibited significant differences at the SC/IR junction regions. Fourteen cpDNA markers with most variable sites were identified as mutational hotspots, and simple sequence repeats (SSRs) and long repetitive repeats were also identified. Three single-copy genes (accD, rps14, rpl33) may be under a great selection pressure indicated by positive selection analysis. The plastome-based phylogeny indicated a monophyletic position of the subgenus Anguinum, which was consistent with previous phylogenetic studies. Overall, the availability of these complete cp genomes provides valuable information for further studies of population genetics and investigation of the evolution in the genus Allium.
DOI: 10.1134/S1022795419070081
Mining and Polymorphic Analysis of Di-Nucleotide Microsatellites from Yak Genome
School of Life Science and Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, hina; e.mail: * caixin2323@126.com; ** lxg@swust.edu.cn
Bos grunniens (Yak) are the most important domesticated species, which adapt to the alpine climates on the Qinghai–Tibetan Plateau for thousands of years, and the researches on their genetic resources has been greatly restricted due to lack of identification and mining DNA markers from Yak genome, especially effective and reliable microsatellite markers (MS). Thirty polymorphic microsatellite loci, each with di-nucleotide repeat motifs, were identified and used to analyze polymorphisms of sampled Maiwa yak population. These microsatellites comprised of 18 perfect repeats (60%), 10 imperfect repeats (33.33%) and 2 compound repeats (6.67%). All the loci exhibited different level of polymorphisms in a sampled breeding population of Maiwa yak. The HO (observed heterozygosity) for different locus varied from 0.0000 to 0.9333 and the PIC (polymorphic information content) arranged from 0.1971 to 0.8611. The Genotyping of all yak individuals and population structure analysis revealed the monomorphic genetic structure for the sampled yak population. The newly characterized microsatellites from yak genome will display potential values in molecular breeding and developing of genetic resources of yak population in the future.
DOI: 10.1134/S1022795419070044