Аннотации статей. Том 56, 2020 г., № 2
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ АТАКСИИ ПЕРВОГО ТИПА
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины Федерального медико-биологического агентства, Москва, 119435 Россия; e-mail: lagar@rcpcm.org
Полиглутаминовые (polyQ) заболевания – это тяжелые формы наследственных нейродегенеративных патологий, обусловленные экспансией кодирующих CAG-повторов в определенных генах, что сопровождается патологическим удлинением полиглутаминовых остатков в составе мутантных белков, нарушением белок-белковых взаимодействий и формированием нерастворимых амилоидоподобных включений в нейронах. Терапия этих заболеваний применяется только симптоматическая и она не может повлиять на динамику патологического процесса. Известны девять polyQ заболеваний – спиноцеребеллярные атаксии 1, 2, 3, 6, 7 и 17 типов, спинобульбарная мышечная атрофия, дентаторубро-паллидолюисова атрофия и хорея (болезнь) Гентингтона. Точные механизмы увеличения длины тринуклеотидных повторов сегодня не ясны, по-видимому, экспансия может происходить во время таких процессов как репликация, транскрипция, репарация. Существуют также несколько молекулярных путей, по которым увеличение длины полиглутаминового тракта может приводить к нейродегенерации. Практически полная пенетрантность мутантных аллелей, тяжелая инвалидизация, наступающая спустя 10–15 лет от момента появления симптомов, отсутствие эффективной терапии – все это позволяет рассматривать polyQ заболевания в качестве очень важного объекта исследований, который активно изучается во всем мире. Этот обзор посвящен существующим моделям и поиску молекулярных механизмов одного из polyQ заболеваний – спиноцеребеллярной атаксии первого типа (SCA1), обусловленной экспансией CAG-повторов в гене ATXN1.
DOI: 10.31857/S0016675820020125
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НЕЙРОЭНДОКРИННЫХ ОПУХОЛЕЙ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, Ростов-на-Дону, 344037 Россия; e-mail: 89dmitry@mail.ru
Нейроэндокринные опухоли (НЭО) составляют менее 3% первичных новообразований поджелудочной железы. Несмотря на успехи классификации, открытие новых методов лечения и инновации в области визуализации, нейроэндокринные новообразования остаются клинически сложным объектом, что связано, в том числе, с дефицитом эффективных биомаркеров для ранней диагностики и мониторинга течения заболевания. Настоящий обзор посвящен анализу современных данных о молекулярно-генетических особенностях нейроэндокринных новообразований поджелудочной железы с учетом современной классификации ВОЗ. Обсуждены сигнальные пути и отдельные маркеры, которые разрабатываются для типирования НЭО, прогноза течения заболевания и определения потенциальных мишеней таргетной терапии. Рассмотрены молекулярные основы наследственных синдромов, ассоциированных с развитием НЭО.
DOI: 10.31857/S001667582002006X
МЕЙОТИЧЕСКАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ. МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПУТИ ОТ ДВУНИТЕВЫХ РАЗРЫВОВ ДНК ДО КРОССИНГОВЕРА И ХИАЗМ
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: yuri.bogdanov34@mail.ru
Сопряженные явления репарации и рекомбинации ДНК служат молекулярной основой, на которой в ходе эволюции полового процесса эукариот сформировался универсальный механизм мейоза. В обзоре описаны результаты исследований путей метаболизма хромосомной ДНК, ведущих от стартовых явлений на молекулярном уровне к кроссинговеру, а затем к хиазмам, которые необходимы для сегрегации гомологичных хромосом в ходе мейоза и превращения диплоидных клеток в гаплоидные гаметы или в споры. Излагается история создания теории гомологичной рекомбинации на основе репарации двунитевых разрывов ДНК и экспериментального открытия “стержневого” набора белков: SPO11, RAD51, ZMM-комплекса и других, ответственных за мейотическую рекомбинацию у большинства эукариот. Обращается внимание на известные исключения из этих закономерностей и возможные способы их объяснения. Излагается теория двух типов кроссинговера – зависимого и независимого от его интерференции. Описаны текущие результаты экспериментальных исследований роли мейоз-специфичных белков рекомбинации на всех этапах мейоза. Рассматриваются гипотезы гомеостаза кроссинговера и механизма его интерференции.
DOI: 10.31857/S0016675820020034
ВЛИЯНИЕ ГЕНА quick-to-court НА НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ БРАЧНОГО ПОВЕДЕНИЯ У Drosophila melanogaster
Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской академии наук, Москва, 119334 Россия; e-mail: kravchuk444@mail.ru
quick-to-court (qtc) – недавно открытый ген, участвующий в регуляции полового поведения самцов Drosophila melanogaster. Ранее мы получили линию дрозофил, несущих полную делецию этого гена в гетерозиготном состоянии. Данная работа посвящена исследованию поведенческих особенностей нового делеционного мутанта. Был изучен брачный ритуал у мух с удаленными аристами, что вызывало частичную блокировку акустического канала обмена сигналами между половыми партнерами. Обнаружено, что удаление арист приводит к увеличению времени, необходимого для вступления в копуляцию и к уменьшению частоты копуляций как у мух с делецией qtc, так и у контрольных. Однако между мутантными и контрольными особями были найдены различия. Удаление арист у контрольных самок в большей степени снижало частоту копуляций, чем удаление арист у контрольных самцов, тогда как у делеционных мутантов различия между полами выявлены не были. У контрольных мух латентный период увеличивался только при удалении арист у самок. У мух с делецией qtc латентный период увеличивался как при удалении арист у самок, так и у самцов. Можно предположить, что qtc принимает участие в формировании поведенческого полового диморфизма, но механизм его действия остается до сих пор не ясным.
DOI: 10.31857/S0016675820020022
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХЛОРОПЛАСТНОЙ ДНК ОТРАЖАЕТ ИСТОРИЮ Tilia cordata s. l. В ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ АРЕАЛА
1 Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, 620144 Россия; e-mail: s.a.semerikova@ipae.uran.ru
2 Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, кафедра лесных культур, селекции и лесомелиорации, Воронеж, 394087 Россия
Четвертичная история европейских неморальных лесов на востоке их распространения может значительно отличаться от типичной динамики популяций и ареалов большинства широколиственных видов в Западной и Центральной Европе, характеризующихся выживанием в средиземноморских рефугиумах в ледниковые фазы и расселением в межледниковья. Данное исследование посвящено филогеографии липы мелколистной Tilia cordata Mill. s. s. (Malvaceae) и близких таксонов в Восточной Европе, на Урале, в Сибири и в Крыму. Изменчивость пяти фрагментов хлоропластной ДНК (CDt, HKt, DT, K1K2 и psbJ–petA) была изучена в 29 популяциях с помощью методов рестриктного анализа и секвенирования. Глубокая дивергенция шести выявленных гаплотипов и слабоподдержанная топология филогенетического дерева предположительно соответствуют длительному существованию T. cordata в нескольких изолированных друг от друга областях Западной Палеарктики. Два гаплотипа доминируют на Русской равнине, на Урале и в Сибири. Сопоставление с данными других авторов показывает их отсутствие в Западной и Центральной Европе. Несколько гаплотипов, встреченных на западе России, в Белоруссии и Западной Украине, соответствуют гаплотипам, ранее выявленным в Центральной Европе и в Карпатах. Мы предполагаем, что такое распределение изменчивости хлоропластной ДНК обусловлено сохранением липы в рефугиумах на востоке ареала во время одного или нескольких последних ледниковых интервалов и расселением в позднеледниковье по Русской равнине. Сравнение результатов исследования структуры изменчивости хлоропластной ДНК Tilia cordata s. l. и результатов исследования ядерных микросателлитов позволяет предполагать, что вид, обитавший в плейстоцене на Урале и на Русской равнине, является липой сибирской (T. sibirica), вытесненной позже европейской липой мелколистной и ныне обитающей только в Южной Сибири.
DOI: 10.31857/S0016675820020113
ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПЛОИДНОСТИ ГЕНОМА НА МОЗАИЧНЫЙ ХАРАКТЕР ЭКСПРЕССИИ ГЕНА nptII В ЭПИАЛЛЕЛЯХ ТРАНСГЕННОЙ ЛИНИИ ТАБАКА Nu21
1 Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия; е-mail: marenkova@bionet.nsc.ru
2 Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, 634050 Россия
Проведена оценка влияния изменения плоидности генома и дозы гена на мозаичный характер проявления экспрессии гена nptII в эпиаллелях трансгенной линии табака Nu21. Показано в целом сохранение профиля экспрессии маркерного гена nptII (высокого в эпиаллеле Nu5 и низкого в эпиаллеле Nu6) при гетероплоидных скрещиваниях диплоидных трансгенных растений (2n = 48) с полиплоидными нетрансгенными растениями (3n = 72, 4n = 96), а также при самоопылении экспериментально полученных тетраплоидных трансгенных растений линии Nu21 (4n = 96) и в их гибридах от скрещивания с нетрансгенными диплоидными растениями. Установлено, что на стабильность экспрессии маркерного гена nptII влияет исходный эпигенетический статус эпиаллелей и направление скрещивания при гибридизации тетраплоидных нетрансгенных растений табака с диплоидными трансгенными растениями линии Nu21.
DOI: 10.31857/S0016675820020083
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ВОСПРОИЗВОДИМЫХ ФОРМ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТОНИИ
1 Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия; e-mail: oredina@ngs.ru
2 Новосибирский государственный университет, кафедра молекулярной биологии и биотехнологии, Новосибирск, 630090 Россия
В работе проведен анализ распределения полиморфных локусов у крыс разных гипертензивных линий. При анализе транскрибируемых локусов крыс НИСАГ (ISIAH) и соответствующих им локусов 11 других гипертензивных линий/сублиний крыс максимальная частота встречаемости одинаковых SNPs у разных линий составила 0.58 (т.е. у семи из 12 гипертензивных линий/сублиний). Анализ геномных последовательностей 11 гипертензивных линий/сублиний крыс, моделирующих разные формы гипертонии, также не выявил ни одного SNP, общего для всех 11 взятых в анализ гипертензивных линий/сублиний крыс. Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что артериальная гипертония является генетически гетерогенным заболеванием.
DOI: 10.31857/S0016675820020101
ПОЛИМОРФНЫЕ ВАРИАНТЫ ГЕНОВ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ТРАНСПОРТЕРОВ ХОЛЕСТЕРИНА: СВЯЗЬ С УРОВНЕМ ЛИПИДОВ КРОВИ, ТОЛЩИНОЙ ИНТИМА-МЕДИА И РАЗВИТИЕМ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ СЕРДЦА
1 Курский государственный медицинский университет, Курск, 305041 Россия; e-mail: mpmi2@yandex.ru
2 Курский государственный медицинский университет, Научно-исследовательский институт генетическойи молекулярной эпидемиологии, Курск, 305041 Россия
3 Курская областная клиническая станция переливания крови, Курск, 305035 Россия
Изучено влияние однонуклеотидных вариантов полиморфизма (SNP) генов внутриклеточных транспортеров холестерина rs1883025 ABCA1, rs217406 NPC1L1 и rs881844 STARD3 на показатели липидного состава сыворотки крови, толщину комплекса интима-медиа (ТИМ), а также их взаимосвязь с риском развития ишемической болезни сердца (ИБС). Генотипирование SNP проводили на генетическом анализаторе MassARRAY 4. Влияние полиморфных вариантов генов на трансформированные показатели липидного обмена и ТИМ анализировали методом линейного регрессионного анализа раздельно у мужчин и женщин с поправкой на возраст и индекс массы тела. У мужчин установлена ассоциация rs881844 гена STARD3 с пониженным риском развития ИБС (OR = 0.67, 95% CI 0.46–0.96, P = 0.02). У женщин для SNP rs1883025 ABCA1 установлена ассоциация с пониженным риском развития ИбС (OR = 0.65, 95% CI 0.44–0.95, P = 0.02). SNP rs1883025 ABCA1 ассоциировался с уровнем холестерина липопротеидов низкой плотности (P = 0.05), а SNP rs217406 – с уровнем триглицеридов (P = 0.02) только у мужчин. У женщин rs217406 NPC1L1 и rs881844 STARD3, а у мужчин rs1883025 ABCA1 были ассоциированы с ТИМ. Нами впервые выявлены ассоциации rs1883025 гена ABCA1 и rs881844 гена STARD3 с развитием ИБС и показаны значительные половые различия в ассоциациях генов с исследованными фенотипами. Таким образом, исследованные полиморфные варианты генов внутриклеточных транспортеров холестерина могут быть вовлечены в формирование атеросклеротического процесса в артериях посредством механизмов, которые напрямую не связаны с нарушениями обмена холестерина и холестерина липопротеидов низкой плотности.
DOI: 10.31857/S0016675820020046
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ МИКРОБНОЙ ПОПУЛЯЦИИ: ПРЕОДОЛЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ МИНИМУМОВ ПРИ ДОСТИЖЕНИИ ПИКА НА ЛАНДШАФТЕ ПРИСПОСОБЛЕННОСТИ
1 Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия; e-mail: lashin@bionet.nsc.ru
2 Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, кафедра информационной биологии, Новосибирск, 630090 Россия
В данном исследовании с помощью компьютерного моделирования анализируются механизмы пересечения долин пониженной приспособленности популяцией гаплоидных микроорганизмов. Приспособленность этих микроорганизмов зависит от аллельных значений в двух различных локусах и определяется сложным ландшафтом, форма которого соответствует паттерну “окруженная рвом гора в поле”. Изучено влияние различных биологических факторов на эволюционную перспективу колоний микроорганизмов, скорость размножения которых определяется некоторым белком, состоящим из двух субъединиц, кодируемых в разных локусах. Рассматриваются факторы как молекулярно-генетической (частота мутаций, афинность субъединиц), популяционной (ландшафт функции приспособленности и плотность популяции), так и экологической (концентрация доступного субстрата в среде обитания, скорость протока) природы. Наши результаты демонстрируют, что разница в приспособленности для различных аллельных комбинаций, определяя форму ландшафта приспособленности, задает оптимальную для преодоления его долин частоту мутаций, открывая окно возможностей для эволюции популяции в сторону состояния наибольшей средней приспособленности. Более того, в зависимости от характера ландшафта приспособленности оптимальными для достижения пика оказываются либо градуальный, либо сальтационный эволюционные режимы.
DOI: 10.31857/S0016675820020071
Статьи, опубликованные только в Russian J. of Genetics, № 2 – 2020 г.
Development of Molecular Markers Based on the L1 Retrotransposon Insertion Polymorphisms in Pigs (Sus scrofa) and Their Association with Economic Traits
1 Institute of Animal Mobilome and Genome, College of Animal Science and Technology, Yangzhou University, Yangzhou, Jiangsu, 225009, China
2 Life Science Center, University of Missouri, Columbia, MO, 65211, USA
Correspondence to C. Song.
Molecular markers based on retrotransposon insertion polymorphisms (RTIPs) have great potential in studies of animal genetics and breeding. In this study, L1 RTIP markers were developed and evaluated by using microsatellite primers combined with L1 specific primers, and were further evaluated in four Chinese and three imported domestic pig breeds. Eight L1 RTIP markers were obtained, and uneven distribution was observed among these breeds, with the Sujiang breed exhibiting the highest level of polymorphism with seven polymorphic sites, followed by Jiangquhai, Meishan, and Duroc with six, four, and four polymorphic sites, respectively. Both Landrace and Yorkshire pigs exhibited three polymorphic sites, while Chinese inbred Bama pig showed the lowest level of polymorphism with only one polymorphic site. Three polymorphic makers (L1-31-2, L1-31-5, and L1-31-11) were strongly associated with the economic traits in 462 Yorkshire pigs, with the L1-31-5+ genotype females had a significantly greater alive litter size (11.44 ± 2.80) compared with pigs with the L1-31-5– genotype (9.96 ± 2.89) (P < 0.05). L1-31-11– genotype pigs had significantly younger age at 100 kg of body weight (160.20 ± 10.26 days) than the L1-31-11+ counter parts (162.47 ± 9.71 days) (P < 0.05). In summary, we demonstrated that it is feasible to develop markers based on L1 RTIPs in the pig, and these markers may have greater potential in the application of pig genetics and breeding compared to non-selective conventional breeding.
DOI: 10.1134/S1022795420020131
Using DNA Barcoding to Study Hedgehog Community in Egypt
Department of Zoology, Faculty of Science, Damietta University, New Damietta, Damietta, Egypt
Correspondence to L. E. M. Deef.
This is the first study of analysing and identifying the hedgehog community in Egypt using a molecular marker especially it includes the Four-toed Hedgehog which is found in Gebel Elba but has never been signalized in Egypt. Thirty-two specimens are representing seven species and subspecies of hedgehogs were sampled. Five external measurements and eight cranial measurements were used. DNA was extracted and cytochrome b gene sequences data were analysed. Maximum Likelihood tree based on Cyt b sequences reveals that there are two separate genetic clusters, one cluster for genus Atelerix and the other includes Hemiechinus and Paraechinus members. Genetic relationship between three subspecies of genus Paraechinus was detected, the morphological relationship was studied but there is a difficult to distinguish between them. These results strongly suggest that cytochrome b gene has been confirmed as an effective tool among mitochondrial genes, with high power of differentiation for species identification and characterization in both taxonomy and forensic science.
DOI: 10.1134/S1022795420020052
Development of Genetic Novel SSR Markers by Transcriptome Sequencing in Ophicephalus argus Cantor
1 College of Life and Health Science, Anhui Science and Technology University, Fengyang, 233100 Anhui, China
2 Fisheries Research Institute, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei, 230031 Anhui, China
Correspondence to J. He.
Northern snakehead Ophiocephalus argus Cantor is an endemic freshwater species in China. This species is widely distributed in the lower Yellow and Yangtze river systems in eastern China. In the present study, six cDNA libraries of Ophiocephalus argus were sequenced using Illumina HiSeq4000 paired-end sequencing technology. 67564 sequences from 79500964 paired-end reads were generated. A total of 7182 unigenes were clustered into 25 functional categories by searching against the COG database, and BLAST2GO search assigned 33710 unigenes to 59 GO terms. From the 67564 assembled unique sequences, 21464 SSRs were identified in 14997 unique sequences. Among the 7992 with compound formation (SSRs), 100 primer pairs were successfully designed for further validation, and 42 of them produced polymorphic products in Ophiocephalus argus individuals. The number of alleles per locus ranged from 5 to 19, the observed and expected heterozygosity estimates ranged from 0.178 to 0.985 and from 0.421 to 0.929, respectively. The generation of such larges cale sequence data in the present study provides a valuable resource for gene discovery and molecular marker development.
DOI: 10.1134/S1022795420020143