Аннотации статей. Том 55, 2019 г., № 9
ЭПИГЕНЕТИКА АГРЕССИВНОГО ПОВЕДЕНИЯ
1 Башкирский государственный медицинский университет,
кафедра медицинской генетики и фундаментальной медицины, Уфа, 450008 Россия; e-mail: ruji79@mail.ru
2 Башкирский государственный университет, кафедра генетики и фундаментальной медицины, Уфа, 450074 Россия
3 Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук, Уфа, 450054 Россия
4 Психологический институт Российской академии образования, Москва, 125009 Россия
Многочисленные работы, продемонстрировавшие ассоциацию риска развития агрессивного поведения с аллельными вариантами генов нейромедиаторных систем, зачастую противоречивы, а многие из “рисковых” аллелей не связаны с нарушением экспрессии генов и функций кодируемых ими белковых продуктов. Для объяснения данных ассоциаций предложена роль дисрегуляции эпигенетических процессов, обусловленных изменением конформационных структур продуктов транскрипции генов в связи с нарушением их взаимодействий с некодирующими РНК, что вызывает изменения в работе генных сетей. Существенное значение в развитии агрессивного поведения имеют стрессовые факторы во время пре- и постнатального развития, приводящие к изменениям профиля метилирования ДНК и модификаций гистонов, что нарушает экспрессию генов нейромедиаторных систем в долговременной перспективе. Предполагается, что влияние среды на эпигеном опосредовано чувствительными к стрессу транспозонами, процессинг транскриптов которых вызывает образование некодирующих РНК, способных влиять на модификации гистонов и метилирование определенных локусов генома. Транспозоны служат ключевыми источниками сайтов связывания с транскрипционными факторами и регулируют работу генома, а их способность к локус-специфическим перемещениям под действием стресса и при саморегуляции некодирующими РНК может объяснить как долговременный эффект формирования нарушений в поведении, так и их передачу в ряду поколений. Для профилактики нарушений поведенческих реакций и фенотипических проявлений генетической предрасположенности к агрессивному поведению важно изучение индивидуального характера изменений эпигенетических меток с целью дальнейшего воздействия и их коррекции.
DOI: 10.1134/S0016675819090091
ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНОМА С ПРИМЕНЕНИЕМ ДНК-МАРКЕРОВ У СМОРОДИНЫ
Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур, Орловская область, п/о Жилина, 302530 Россия; e-mail: pikuanna84@mail.ru
Приводится обзор зарубежных и отечественных работ по изучению генома представителей рода смородина с применением ДНК-маркеров. Представлен перечень методик для выделения ДНК из смородины. Собраны работы по применению различных типов ДНК-маркеров (RAPD, AFLP, ISSR, SSR) в исследованиях по генетическому разнообразию, идентификации сортов представителей рода смородина, молекулярной филогении и систематике. В работах различных научных коллективов показан высокий уровень полиморфизма, выявляемый микросателлитными маркерами, и перспективы их использования для разработки систем идентификации и паспортизации, уточнения родословных и менеджмента коллекций. Описаны составленные на данный момент генетические карты черной смородины c применением AFLP, SSR, SNP ДНК-маркеров. Приведен перечень QTL (локусов количественных признаков), локализованных на генетических картах. Описываются опубликованные методики для маркер-вспомогательной селекции: маркеры генов Се и Р устойчивости черной смородины к почковому клещу, зеленой и черной окраски ягод. Приведена усовершенствованная авторами методика детекции гена Се устойчивости к почковому клещу. Наиболее глубоко изученной с применением ДНК-маркеров культурой рода Ribes L. является смородина черная. Рассматриваются перспективы развития исследований генома смородины с применением ДНК-маркеров и возможности, которые эти исследования откроют для дальнейшего направленного человеком совершенствования генома этой хозяйственно важной культуры.
DOI: 10.1134/S001667581909011X
УЧАСТИЕ микроРНК В РЕГУЛЯЦИИ РАДИОРЕЗИСТЕНТНОСТИ КЛЕТОК HeLa И DU145
Южный научный центр Российской академии наук, Ростов-на-Дону, 344006 Россия; e-mail: last-che@yandex.ru
Используя метод масштабного параллельного секвенирования получен спектр дифференциальной экспрессии микроРНК после радиационного воздействия в дозе 4 Гр в клетках исходных и радиорезистентных вариантов линий HeLa и DU145. Сравнительный анализ позволил идентифицировать группу микроРНК, аберрантная экспрессия которых отражает сохраняющиеся в ряду клеточных поколений изменения метаболизма клеток радиорезистентных вариантов по сравнению с исходными. Полученные результаты дают основания полагать, что роль микроРНК связана с обеспечением функционального взаимодействия между ДНК-метилтрансферазами, транскрипционным регулятором Myc, а также фосфатазой PTEN в регуляции активности сигнальных путей PI3K/AKT и MAPK/ERK. Это может лежать в основе различий в реализации радиорезистентности в клетках HeLa и DU145.
DOI: 10.1134/S0016675819090042
ПОЛНЫЙ ГЕНОМ Bifidobacterium angulatum GT102. II. СИСТЕМЫ СИГНАЛЬНОЙ ТРАНСДУКЦИИ И АДАПТИВНЫЕ ГЕНЫ
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: veneranez@rambler.ru
Вид Bifidobacterium angulatum встречается в кишечной микробиоте человека гораздо реже по сравнению с преобладающими видами Bifidobacterium longum и Bifidobacterium adolescentis. Вероятно, это связано с различной способностью данных видов к колонизации кишечника и взаимодействию с клетками организма-хозяина. Предметом данного исследования были гены систем сигнальной трансдукции и адаптивные гены в геноме B. angulatum GT102. Обнаружена уникальная для вида B. angulatum гистидиновая киназа HK10, принадлежащая к QseC семейству киназ, среди которых встречаются бактериальные адренергические рецепторы. Показана существенная разница в структуре сенсорного С-концевого домена видоспецифической серин-треониновой протеинкиназы Pkb2 у B. angulatum и у видов B. adolescentis и B. longum, что может указывать на взаимодействие данного домена с различными лигандами. У белка-адгезина FN3 B. angulatum, содержащего два фибронектиновых домена типа 3 с мотивами цитокиновых рецепторов, аминокислотная последовательность второго мотива цитокинового рецептора уникальна и отличается от мотивов, характерных для других видов бифидобактерий человека, что может быть причиной различий во взаимодействии вида B. angulatum с иммунной системой хозяина. В отличие от B. adolescentis и B. longum в геноме B. angulatum GT102 не были найдены гены, кодирующие системы токсин–антитоксин II типа суперсемейств MazEF, RelBE и VapBC, отвечающих за адаптацию бактерий к меняющимся условиям окружающей среды. Сравнительный анализ генов, дающих бактерии конкурентные преимущества и участвующих во взаимосвязи бифидобактерий с клетками хозяина, указывает на меньшие возможности у B. angulatum для успешной колонизации кишечника по сравнению с доминирующими видами бифидобактерий B. adolescentis и B. longum.
DOI: 10.1134/S0016675819090108
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РОДСТВЕННЫХ СВЯЗЕЙ И ПРОИСХОЖДЕНИЯ МАЛОРОТОЙ КОРЮШКИ (Hypomesus, Osmeridae) – НОВОГО ПРЕДСТАВИТЕЛЯ ФАУНЫ БАРЕНЦЕВА МОРЯ
1 Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения
Российской академии наук, Владивосток, 690041 Россия; e-mail: skurikhina@gmail.com
2 Дальневосточный федеральный университет, кафедра клеточной биологии и генетики, Владивосток, 690090 Россия
3 Северный филиал Полярного научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича, Архангельск, 163002 Россия
4 Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лаверова Российской академии наук, Архангельск, 163000 Россия
5 Государственный научно-исследовательский институт озерного и речного рыбного хозяйства, Санкт-Петербург, 199053 Россия
Исследованы родственные связи и происхождение популяции малоротых корюшек рода Hypomesus, недавно обнаруженной на значительном удалении от западной границы ареала этого рода в Баренцевом море. Проведенный анализ свидетельствует о принадлежности исследованной популяции к обыкновенной малоротой корюшке H. olidus, а также о ее филогенетической близости и общей демографической истории с H. olidus из бассейна Берингова моря. Показатели генетической дифференциации указывают на длительную изоляцию популяций, относящихся к тихоокеанскому и баренцевоморскому бассейнам. Статистические оценки исторических демографических процессов, соотнесенные с палеогеографическими данными арктических районов России, допускают вероятность выживания отдельных популяций H. olidus в ледовых рефугиумах Полярного Урала. H. olidus могла неоднократно проходить через “бутылочное горлышко” как в прошлом на рефугиальной стадии, так и в современное время из-за суровых условий обитания в арктическом регионе.
DOI: 10.1134/S0016675819070130
КЛАСТЕРЫ ПОВТОРЁННЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДНК В ХРОМОСОМАХ ПОЛЕВОК ПОДРОДА Microtus (Microtus, Arvicolidae)
1 Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики
Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия; e-mail: rubt@bionet.nsc.ru
2 Новосибирский государственный университет, кафедра цитологии и генетики, Новосибирск, 630090 Россия
Работа посвящена изучению механизмов формирования и распространения кластеров повторённых последовательностей в хромосомах млекопитающих на примере группы близкородственных видов полевок подрода Microtus (Microtus, Arvicolini). Представлены результаты детального анализа распространения повторов, входящих в состав возникших de novo районов гетерохроматина у Microtus arvalis, в хромосомах двух хромосомных форм этого вида и трех близкородственных видов: M. rossiaemeridionalis, M. kirgisorum, M. transcaspicus. Обсуждаются возможные связи между интродукцией повторённых последовательностей, их транспозициями, амплификацией и формированием репродуктивной изоляции, способной приводить к видообразованию.
DOI: 10.1134/S0016675819090133
ОЦЕНКА ФАКТОРОВ РИСКА РОЖДЕНИЯ ДЕТЕЙ С ХРОМОСОМНЫМ ДИСБАЛАНСОМ У НОСИТЕЛЕЙ АУТОСОМНЫХ РЕЦИПРОКНЫХ ТРАНСЛОКАЦИЙ
Медико-генетический научный центр, Москва, 115522 Россия; e-mail: nvsh05@mail.ru
Важной проблемой медико-генетического консультирования является определение персонализированного риска рождения ребенка с несбалансированным кариотипом в семьях с носительством реципрокной транслокации. Риски формирования зигот с хромосомным дисбалансом у носителей сбалансированных аутосомных транслокаций значительно варьируют. Эти риски будут зависеть от наиболее вероятного для каждой конкретной транслокации типа патологической сегрегации, приводящей к формированию несбалансированных гамет и вероятной жизнеспособности зигот, эмбрионов, плодов или новорожденных с несбалансированным кариотипом. В свою очередь, эти вероятности зависят от многих факторов, в том числе цитогенетических и количественных характеристик транслокации. При регрессионном анализе нескольких независимых факторов и характеристик, влияющих на сегрегационное поведение квадривалента в мейозе I, для 49 аутосомных реципрокных транслокаций установлено, что статистически значимым, т.е. независимо связанным с риском рождения жизнеспособного ребенка c хромосомным дисбалансом, является терминальное расположение точек разрывов на хромосомах, вовлеченных в транслокацию.
DOI: 10.1134/S0016675819090169
ГЕРМИНАЛЬНЫЕ И СОМАТИЧЕСКИЕ МУТАЦИИ ГЕНОВ, ВОВЛЕЧЕННЫХ В ОПУХОЛЕОБРАЗОВАНИЕ, ПРИ СПОРАДИЧЕСКОЙ АНГИОМИОЛИПОМЕ ПОЧКИ
1 Медико-генетический научный центр, Москва, 115522 Россия; e-mail: anoshkiri@gmail.com
2 Научно-исследовательский институт уронефрологии и репродуктивного здоровья человека Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, Москва, 119435 Россия
3 Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова, Москва, 119991 Россия
4 Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Пирогова, Москва, 117997 Россия
Ангиомиолипома (АМЛ) почки является одной из наиболее частых и в то же время одной из наименее изученных с точки зрения молекулярной генетики доброкачественных опухолей. Нами проведено глубокое секвенирование 409 генов, вовлеченных в опухолеобразование, в ДНК из образцов опухолей и периферической крови больных со спорадической АМЛ почки. Мутации в гене TSC2 выявлены в 65%, что хорошо коррелирует с результатами, полученными зарубежными исследователями. Дополнительно в тканях спорадической АМЛ почки нами впервые выявлены мутации в генах, вовлеченных в опухолеобразование, – SETD2, PDGFRA, STK36, SYNE1, PIK3CD, NF1, TOP1, ITGB3. Выявление мутации в генах MET и CDC73 при отсутствии мутации TSC2 в двух образцах позволило уточнить клинико-морфологический диагноз, поскольку мутации MET и CDC73 являются драйверными для других типов опухолей почки – папиллярного рака почки и CDC73-ассоциированного наследственного опухолевого синдрома, сопровождающегося кистами и гамартомами почек. Полученные результаты указывают на перспективность дальнейшего изучения мутационного профиля спорадической АМЛ почки для уточнения клинического диагноза, углубленного понимания молекулярно-генетических механизмов этиопатогенеза и определения новых мишеней таргетной терапии этого заболевания.
DOI: 10.1134/S0016675819090029
ГЕНЕТИКО-ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ НАСЕЛЕНИЯ г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГА. МИГРАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Институт обшей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: okurbat@list.ru
Определение основных генетико-демографических параметров миграционных процессов, значимых для изучения структуры генофонда населения Санкт-Петербурга, базируется на анализе материалов демографической статистики Петростата, Всероссийских переписей населения и данных выборочного анкетирования жителей Санкт-Петербурга. Коэффициент миграции, рассчитанный по данным анкетирования, равен 0.36; рассчитанный по данным переписи населения 2002 г. – 0.42; по данным переписи населения 2010 г. – 0.44, а по данным переписи 1897 г. – 0.69. Оценка среднего радиуса миграции по данным анкетирования – 1746 км; по данным переписи населения 2002 г. – 1526 км; переписи 2010 г. – 1652 км. Представлены данные об источниках формирования генофонда населения Санкт-Петербурга на разных этапах: в XVIII–XIX вв. – в основном за счет населения верхневолжских и северо-западных губерний Российской Империи, а также иностранцев; на современном этапе – на 3/4 за счет населения СЗФО, на 10% за счет уроженцев зарубежных стран и лишь на 6–9% – за счет населения ЦФО РФ. Анализ миграционной статистики Росстата показал, что состав мигрантов по странам выхода нестабилен во времени: доля мигрантов, прибывших в Петербург из России, за последние пять лет варьирует от 74 до 90%; в 2013–2014 гг. основной вклад в состав международных мигрантов давали Узбекистан (10% от всех прибывших) и Таджикистан (3–4%), в 2017 г. на первом месте по числу мигрантов – Киргизия (почти 4%), на втором – Украина (около 2%), на третьем – Беларусь (1.5%), на четвертом – Казахстан (1.25%), на пятом – Армения (1%). Миграционные процессы предопределяют динамику этнического состава популяции. Гендерные различия миграционных потоков проявляются в различном возрастном составе и в неравном соотношении полов у разных этнических групп (численное преобладание мужчин среди представителей “молодых” этнических диаспор – армян, азербайджанцев, узбеков). Выявленные в настоящем исследовании особенности миграционных процессов в Санкт-Петербурге целесообразно учитывать при формировании баз данных по генетическим маркерам для целей ДНК-идентификации. Области миграционного притяжения Петербурга и Москвы перекрываются лишь частично, что предопределяет необходимость создания отдельных баз данных для каждого мегаполиса.
DOI: 10.1134/S001667581909008X
КАНДИДАТНЫЕ SNP-МАРКЕРЫ АТЕРОСКЛЕРОЗА, КОТОРЫЕ СПОСОБНЫ ДОСТОВЕРНО ИЗМЕНЯТЬ СРОДСТВО ТАТА-СВЯЗЫВАЮЩЕГО БЕЛКА К ПРОМОТОРАМ ГЕНОВ ЧЕЛОВЕКА
1 Федеральный исследовательский центр, Институт цитологии и генетики
Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия; e-mail: pon@bionet.nsc.ru
2 Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090 Россия
3 Университет Ла Верна, Ла Верн 91750, Калифорния, США
Атеросклероз и связанные с ним такие патологии, как ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, стенокардия и инсульт, являются основными причинами смертности в мире. На развитие атеросклероза могут оказывать влияние многие факторы, в частности избыточная масса тела, гипертония, сахарный диабет, гиперлипопротеинемия и другие заболевания в анамнезе, а также генетическая предрасположенность, которая в ряде случаев может быть обусловлена наличием однонуклеотидного полиморфизма (Single Nucleotide Polymorphism, SNP). В этой работе изучались районы промоторов белок-кодирующих генов человека, в которых известны SNP-маркеры изменения сродства ТАТА-связывающего белка (ТВР) к этим промоторам, ассоциированные с сопутствующими атеросклерозу патологиями. В результате мы нашли в базе данных dbSNP неаннотированные SNP, которые могут изменить сродство ТВР/промотор так же, как в случае клинических SNP-маркеров (по прогнозу нашего Web-сервиса SNP_TATA_Z-tester, http://www.mgs.bionet.nsc.ru/cgi-bin/ mgs/tatascan_fox/start.pl). Так, SNP-маркер rs35036378 риска опухоли pT1 снижает сродство ТВР к промотору гена ESR2 (эстрогеновый рецептор β) и, соответственно, уровень его экспрессии, что является физиологическим маркером кальциноза кровеносных сосудов при атерогенезе. Вблизи этого известного SNP-маркера есть неаннотированный SNP rs766797386, который тоже способен снизить как сродство ТВР к тому же промотору, так и уровень экспрессии гена ESR2. Поэтому мы предлагаем rs766797386 как кандидатный SNP-маркер ускорения атерогенеза на стадии кальциноза кровеносных сосудов. Обсуждается возможность использования рекомендованного диетологами рациона с высоким содержанием кальция (Ca) для замедления кальциноза (а также обратный эффект от употребления Са-обогащенных пищевых добавок) людьми, у которых обнаружены маркеры ускорения кальциноза. Аналогичным образом было предсказано и обсуждено 33 кандидатных SNP-маркера для ускорения или замедления атерогенеза. Полученные данные после клинических проверок могли бы помочь в корректировке рациона и образа жизни в соответствии с данными индивидуальных расшифрованных геномов.
DOI: 10.1134/S0016675819090121
ИНСЕРЦИОННЫЕ МУТАЦИИ ГЕНА shaggy, КОДИРУЮЩЕГО ПРОТЕИНКИНАЗУ GSK3, УВЕЛИЧИВАЮТ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ Drosophila melanogaster
1 Институт молекулярной генетики Российской академии наук, Москва, 123182 Россия; e-mail: egpas@rambler.ru
2 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия
3 Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук, Москва, 119334 Россия
Ген shaggy Drosophila melanogaster кодирует высококонсервативную серин-треониновую протеинкиназу GSK3 (Glycogen Syntase Kinase 3), которая играет важную роль в различных сигнальных путях и метаболических процессах. В этой работе мы впервые показали, что мутации в гене shaggy влияют на продолжительность жизни, причем увеличение продолжительности жизни сопряжено с уменьшением активности синапсов. Полученные нами данные об изменении эксперссии гена shaggy у мутантов позволяют предположить, что в основе наблюдаемых изменений фенотипа лежит изменение экспрессии минорных транскриптов гена, индуцированное мутационными изменениями в их регуляторной области.
DOI: 10.1134/S0016675819090170
Genome-Wide Association Study Reveals Two Nucleotide Variants Associated with Educational Attainment in Koreans
School of Systems Biomedical Science, Soongsil University, Seoul, Korea; e-mail: clee@ssu.ac.kr
Genome-wide association studies for educational attainment have been limited to Europeans, but genetic factors might be largely related to cultural environments and thus dependent on populations. We aimed to identify genetic associations with educational attainment in Koreans. We analyzed genome-wide associations with the schooling years of 8770 individuals who participated in the Korea Association Resource cohort employing a mixed model. The analysis revealed two nucleotide variants (rs6467024 and rs16951883) using a genome-wide significance threshold (P < 5×10–8), and six variants (rs9844107, rs11114203, rs12273277, rs16869287, rs1526390, and rs6856418) using a suggestive threshold (5×10–8 < P < 1×10–6). They are located in proximity to the genes that encode GRIN2A, SLIT2, AGTR1, PAWR, and TBC1D1, which are involved in cognitive functions and/or psychiatric diseases. We found two novel genetic associations with educational attainment, which largely corresponded to associations with cognitive functions and psychiatric diseases.
DOI: 10.1134/S1022795419090138
Gene Regulatory Elements Extraction in Breast Cancer by Hi-C Data Using a Meta-Heuristic Method
1 Department of Computer Engineering, Yasooj Branch, Islamic Azad University, Yasooj, Iran
2 Department of Computer Engineering, Nourabad Mamasani Branch, Islamic Azad University, Nourabad Mamasani, Iran; e-mail: parvin@iust.ac.ir
3 Young Researchers and Elite Club, Nourabad Mamasani Branch, Islamic Azad University, Nourabad Mamasani, Iran
4 Department of Electrical Engineering, Yasooj Branch, Islamic Azad University, Yasooj, Iran
5 Young Researchers and Elite Club, Yasooj Branch, Islamic Azad University, Yasooj, Iran
6 Department of Mathematics, Yasooj Branch, Islamic Azad University, Yasooj, Iran
Detection of gene regulatory elements and the interactions among them may be conducive to diagnosis and treatment of many diseases and maladies as cancer. In this regards, Hi-C techniques such as HiCUP, HiC-Pro, HiC-bench, etc., are capable of detecting the gene regulatory elements and their interactions. Extracting only the fixed length gene regulatory elements, these techniques are not able to detect many of gene regulatory elements as they may be of variable-lengths. In this research, we intend to use a two-objective Meta heuristic method based on simulation annealing to provide a method capable of detecting and extracting sequences of variable-length regulators from the genome, and also calculating the interactions between them. In fact, these gene regulatory elements can be potential promoters/enhancers that could play a significant role in the incidence and exacerbation of cancer. To measure the performance and effectiveness of the suggested method, the proposed method is implemented on Hi-C data regarding patients with breast cancer in two blood cells GM12878 and CD34+. Then, the results of implementing the proposed method are compared with the HiCUP and HiC-Pro methods. The results show that the proposed method has a better performance than the HiCUP and HiC-Pro methods. In addition, the proposed method has been investigated for the detection and extraction of gene regulatory elements involved in the occurrence and exacerbation of this type of cancer. Experimental studies have shown that the two promoters BLC6 and HOTTIP discovered by the proposed method have had a significant effect on the incidence and severity of breast cancer in the both genetically engineered blood cells GM12878 and CD34+.
DOI: 10.1134/S1022795419090072