ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ КОГНИТИВНОГО РАЗВИТИЯ

Р.Н. Мустафин^1,*, А.В. Казанцева², С.Б. Малых³, Э.К. Хуснутдинова^2,3

¹ Башкирский государственный медицинский университет, Уфа, 450008 Россия; e-mail: ruji79@mail.ru
² Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук, Уфа, 450054 Россия
³ Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, 119991 Россия

 

Крупномасштабные метаанализы результатов GWAS и анализов ассоциаций продемонстрировали роль аллельных вариантов большого количества генов в развитии когнитивных способностей. Многие из них экспрессируются в головном мозге и вовлечены в патогенез болезней нервной системы. Показано, что сумма всех генетических эффектов для различных когнитивных способностей составляет не более 50%. Для некоторых генов, таких как BDNF, DRD2, FNBP1L, PDE1C, PDE4B, PDE4D, связанных с регуляцией нейрогенеза и синаптической пластичности, обнаружены ассоциации со специфическими когнитивными характеристиками. В перспективе возможно использование полученных данных для таргетного воздействия с целью улучшения когнитивных способностей человека. В данном обзоре описаны особенности метилирования ДНК, ацетилирования гистонов, экспрессии специфических некодирующих РНК при функционировании головного мозга и формировании различий когнитивных характеристик. Выявленные эпигенетические механизмы позволят предположить методики для обратимой коррекции когнитивных функций как в норме, так и при патологии.

DOI: 10.31857/S0016675820070115

 

 

ГЕНЕТИКА ДЕПРЕССИВНЫХ РАССТРОЙСТВ: КАНДИДАТНЫЕ ГЕНЫ И ПОЛНОГЕНОМНЫЙ ПОИСК АССОЦИАЦИЙ

Е.И. Рафикова*, А.П. Рысков, В.А. Васильев

Институт биологии гена Российской академии наук, Москва, 119334 Россия; e-mail: kat.rafikov@gmail.com

 

Поиск молекулярно-генетических маркеров депрессии продолжается более двух десятилетий и начался он с молекулярных исследований генов нейромедиаторных систем, в первую очередь серото-ниновой и дофаминовой. Однако в отношении большинства генов результаты подобных исследований остаются противоречивыми. В последнее десятилетие для изучения генетики мультифакторных заболеваний используется новый подход – полногеномный поиск ассоциаций. Этот метод позволил дополнить список потенциальных генетических факторов риска депрессии новыми генами, требующими дополнительных исследований. В обзоре рассмотрены особенности разных подходов к изучению генетики депрессии, а также актуальные проблемы и последние достижения в этой области.

DOI: 10.31857/S0016675820080111

 

 

ИЗМЕНЧИВОСТЬ НУКЛЕОТИДНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ В РАЙОНЕ ITS1–5.8S рРНК–ITS2а–2S рРНК–ITS2 КЛАСТЕРА ГЕНОВ рРНК У ВИДОВ СЕМЕЙСТВА Chironomidae

Л.И. Гундерина*, А.В. Катохин

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия; e-mail: gund@bionet.nsc.ru

 

Изучали изменчивость нуклеотидных последовательностей рибосомных генов и внутренних транскрибируемых спейсеров, расположенных в районе ITS1–5.8S рРНК–ITS2a–2S рРНК–ITS2, разделяющем гены 18S и 28S рРНК в кластере генов рРНК, с целью оценить возможность использования этих последовательностей в качестве молекулярных маркеров для идентификации видов и реконструкции филогении семейства Chironomidae. Установили, что у видов семейства Chironomidae доля АТ пар нуклеотидов в последовательностях генов 5.8S рРНК и 2S рРНК ниже (50–57%), чем в последовательностях внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1, ITS2a и ITS2 (64–71%). Размеры нуклеотидных последовательностей генов 5.8S рРНК (123 пн) и 2S рРНК (30 пн) у видов семейства Chironomidae консервативны, а размеры внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1, ITS2a и ITS2 варьируют как внутри вида, так и между видами. В последовательностях гена 2S рРНК у 27 видов из пяти родов семейства Chironomidae не обнаружено ни внутривидовых, ни межвидовых, ни межродовых различий нуклеотидов. Нуклеотидные последовательности гена 5.8S рРНК идентичны у большинства изученных видов рода Chironomus. Фиксированные межвидовые замены нуклеотидов найдены только в двух сайтах последовательности этого гена у трех видов: C. piger, C. riparius (473С>T) и C. annularius (474A>G). Число инсерций, делеций и замен нуклеотидов в последовательностях внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1, ITS2a, ITS2 и всего района ITS1–5.8S рРНК–ITS2a–2S рРНК–ITS2 в целом низкое внутри видов, увеличивается в 5–6 раз у видов-двойников и более чем в 10 раз – у морфологически различимых видов, то есть растет в соответствии с ростом таксономического статуса видов семейства Chironomidae. Полученные данные свидетельствуют о том, что нуклеотидные последовательности рибосомных генов и внутренних транскрибируемых спейсеров из района ITS1–5.8S рРНК–ITS2a–2S рРНК–ITS2 кластера генов рРНК, могут быть использованы в качестве молекулярных маркеров для идентификации видов и реконструкции филогении семейства Chironomidae.

DOI: 10.31857/S0016675820080056

 

 

ВОЗМОЖНОСТЬ ТАКСОНОМИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ БИФИДОБАКТЕРИЙ НА ОСНОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАБЕЛЬНЫХ РАЙОНОВ ГЕНА 16S рРНК

Е.С. Клименко*, А.В. Погодина, Л.В. Рычкова, Н.Л. Белькова

Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека, Иркутск, 664003 Россия; e-mail: klimenko.elizabet@gmail.com

 

Бифидобактерии считаются ключевыми комменсалами кишечника человека, они доминируют в сообществе на самых ранних стадиях жизни и первыми реагируют на любые стрессовые факторы. Метасеквенирование V3–V4 участка гена 16S рРНК позволило определить в кишечном микробиоме подростков 11 филотипов бифидобактерий, на долю которых приходилось от 0.0001 до 0.9% от общего микробиома. Проведено филогенетическое исследование полученных филотипов, идентифицированы виды B. angulatum, B. bifidum, B. longum, B. animalis, а также подвид B. animalis subsp. lactis. Определены виды бифидобактерий, для которых идентификация по V3–V4 вариабельным участкам не разрешается. Филогенетический анализ разных вариабельных районов и их комбинаций показал, что топология дерева, построенного на основании фрагмента V2, наиболее сходна с топологией дерева, построенного по фрагментам V2–V6.

DOI: 10.31857/S001667582008007X

 

 

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И СТРУКТУРИРОВАННОСТЬ КАВКАЗСКОЙ БУРОЗУБКИ Sorex satunini НА СЕВЕРНОМ КАВКАЗЕ ПО ДАННЫМ ИЗМЕНЧИВОСТИ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ

В.В. Стахеев^1,*, М.А. Махоткин¹, С.А. Корниенко², А.А. Макариков², Н.В. Панасюк¹, В.Н. Орлов³

¹ Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук, Ростов-на-Дону, 344006 Россия; e-mail: stvaleriy@yandex.ru
² Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630091 Россия
³ Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва, 119071 Россия

 

Проведена оценка изменчивости микросателлитных локусов кавказской бурозубки Sorex satunini на Северном Кавказе. Показано, что этот вид на этой территории представлен двумя дискретными генетическими линиями, связанными с бассейнами рек Кубань и Терек. Генетическое разнообразие первой из упомянутых линий отличается значительно более высоким полиморфизмом по сравнению со второй, что связано, как с современными условиями обитания, так и с историей вида на Западном и Центральном Кавказе.

DOI: 10.31857/S0016675820080159

 

 

ПРОСТРАНСТВЕННО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ СТРУКТУРИРОВАНИЕ ПОПУЛЯЦИИ У ОБЫКНОВЕННОЙ БУРОЗУБКИ Sorex araneus (Lipotyphla, Mammalia): ИЗМЕНЧИВОСТЬ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ МАРКЕРОВ

Н.А. Щипанов¹, А.В. Артамонов¹, С.В. Титов², С.В. Павлова^1,*

¹ Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва, 119071 Россия
² Пензенский государственный университет, Пенза, 440026 Россия; e-mail: swpavlova@mail.ru

 

Изменчивость пяти микросателлитных локусов была изучена у обыкновенной бурозубки S. araneus хромосомной расы Москва; всего проанализировано три локальные выборки (n = 39) на минимальной друг от друга дистанции (350–700 м). Обнаружены высокое разнообразие аллелей в изученных выборках и значимая генетическая дифференциация населения. При попарных сравнениях выявлено достоверное различие между выборками, причем наибольшие генетические различия наблюдались на минимальной географической дистанции. Для объяснения причин возникновения генетической гетерогенности популяции проведен анализ демографических характеристик населения на месте взятия выборок и на соседних участках. Полученный результат соответствует моделям популяционной системы Алтухова.

DOI: 10.31857/S0016675820080135

 

 

ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ ПОДСЕМЕЙСТВ Asilinae И Stichopogoninae (Diptera, Asilidae) НА ОСНОВЕ МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ ГЕНОВ 16S И 12S рДНК И ЯДЕРНОГО 18S рДНК

Т.В. Галинская^1,2,*, Д.М. Астахов³, Е.А. Прописцова¹, В.А. Горин¹

¹ Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, 119234 Россия; e-mail: nuha1313@gmail.com
² Всероссийский центр карантина растений, Московская область, Раменский район, пос. Быково, 140150 Россия
³ Институт естественных наук, Волгоградский государственный университет, Волгоград, 400062 Россия

 

В работе рассматриваются филогенетические отношения подсемейств Asilinae и Stichopogoninae, а также реконструирована филогения подсемейства Asilinae и некоторых родов подсемейства Stichopogoninae на основе молекулярных данных. Показано систематическое положение родов Eremodromus Zimin, 1926; Pamponerus Loew, 1849; Antipalus Loew, 1849; Erax Scopoli, 1763; Leleyellus Lehr, 1995; Filiolus Lehr, 1967; Neomochtherus Osten-Sacken, 1878; Aneomochtherus Lehr, 1996; Dysmachus Loew, 1860; Polysarca Schiner, 1866 и выявлена взаимосвязь между ними на основе молекулярно-генетических данных. Также в анализ включены некоторые представители подсемейств Dasypogoninae и Leptogastrinae.

DOI: 10.31857/S0016675820080044

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ АССОЦИАЦИИ ПОЛИМОРФНЫХ ВАРИАНТОВ ГЕНОВ С-РЕАКТИВНОГО БЕЛКА (CRP), РЕЦЕПТОРА CD14, ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ И ИХ РЕЦЕПТОРОВ (TNFA, LTA, TNFRSF1A, TNFRSF1B, IL1B, IL6) С РАЗВИТИЕМ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ

Г.Ф. Корытина^1,2,*, Л.З. Ахмадишина¹, О.В. Кочетова¹, Ю.Г. Азнабаева², С.М. Измайлова², Ш.З. Загидуллин², Т.В. Викторова²

¹ Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук, Уфа, 450054 Россия; e-mail: guly_kory@mail.ru
² Башкирский государственный медицинский университет, Уфа, 450000 Россия

 

Выявлена ассоциация полиморфных вариантов генов С-реактивного белка (CRP), рецептора CD14 и провоспалительных цитокинов (TNFA, LTA, TNFRSF1A, TNFRSF1B, IL1B, IL6) с хронической обструктивной болезнью легких и развитием различных фенотипов заболевания. Использовали образцы ДНК неродственных индивидов (больные N = 601 и контроль N = 617) татар по этнической принадлежности из Республики Башкортостан. Полиморфные варианты генов TNFA (rs1800629), LTA (rs909253), TNFRSF1A (rs767455), TNFRSF1B (rs1061624), TNFRSF1B (rs1061622), IL1B (rs16944), IL6 (rs1800795), CRP (rs1205, rs2794521), CD14 (rs2569190) анализировали методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени. Ассоциация хронической обструктивной болезни легких с геном TNFA (rs1800629G>A) установлена в лог-аддитивной модели (P = 0.0022, P_cor-FDR = 0.01705, OR = 1.47), которая была подтверждена только в группе с частыми обострениями заболевания (P = 0.001, P_cor-FDR = 0.007, OR = 1.59). Ген LTA (rs909253A>G) ассоциировал с развитием заболевания в лог-аддитивной модели (P = 0.0021, P_cor-FDR = 0.01705, OR = 1.31); ассоциация сохраняла значимость в группе с редкими обострениями (P = 0.003, P_cor-FDR = 0.0084, OR = 1.39). Ген TNFRSF1B (rs1061622T>G) ассоциировал с развитием фенотипа с частыми обострениями в рецессивной модели (P = 0.003, P_cor-FDR = 0.0084, OR = 0.46). У носителей генотипа GG гена TNFRSF1A (rs767455A>G) отмечены более низкие показатели форсированной жизненной емкости легких (P = 0.0019). Генотип CC гена CD14 (rs2569190T>C) ассоциировал с более высокими показателями объема форсированного выдоха за первую секунду (P = 0.006); у индивидов с генотипами AA гена TNFRSF1B (rs1061624A>G) и GG гена LTA (rs909253A>G) установлено снижение данного показателя (P = 0.04 и P = 0.01). У носителей генотипа AA гена TNFRSF1A (rs767455A>G) было отмечено увеличение индекса курения (P = 0.0036).

DOI: 10.31857/S0016675820080081

 

 

О МОНОМОРФИЗМЕ КАРИОТИПА ГОЛОГО ЗЕМЛЕКОПА Heterocephalus glaber (Rodentia: Heterocephalidae)

Е.Д. Землемерова*, Д.С. Костин**, Л.А. Лавренченко***

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва, 119071 Россия; e-mail: * zemlemerovalena@ya.ru, ** ds.kostin@yandex.ru, *** llavrenchenko@gmail.com

 

Цитогенетический анализ кариотипов голого землекопа показал, что популяции из разных частей ареала этого вида, значительно отличающиеся по мтДНК, обладают одинаковым хромосомным набором (2N = 60; NF = 98). Предполагаемая стабильность хромосомного набора интерпретируется как фактор, способствующий поддержанию генетического разнообразия при эусоциальном образе жизни.

DOI: 10.31857/S0016675820070152

 

 

КАРТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СЛУЧАЙНОГО ИНБРИДИНГА И ФАМИЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ НАСЕЛЕНИЯ СЕВЕРНОЙ ОСЕТИИ

Г.И. Ельчинова^1,*, В.В. Кадышев¹, З.К. Гетоева², М.Ю. Джаджиева², А.Б. Векшина¹, Ю.А. Ревазова³, А.О. Лепешинская¹, Р.А. Зинченко^1,4

¹ Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова, Москва, 115522 Россия; e-mail: elchinova@med-gen.ru
² Республиканская детская клиническая больница, Владикавказ, 362003 Россия
³ Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана, Московская область, Мытищи, 141000 Россия
⁴ Национальный научно-исследовательский институт общественного здоровья им. Н.А. Семашко, Москва, 105064 Россия

 

Проведен картографический анализ значений случайного инбридинга, полученного изонимным методом, а также параметров Барраи, рассматривающихся как расширение изонимного метода. Выявлено, что в Северной Осетии по изонимии обнаруживаются два противоположных экстремума с разной степенью выраженности – в Моздокском и Ирафском районах.

DOI: 10.31857/S0016675820080032

 

 

ПОЛИМОРФИЗМ CAG-ПОВТОРОВ В ЭКЗОНЕ 1 ГЕНА АНДРОГЕНОВОГО РЕЦЕПТОРА У РОССИЙСКИХ МУЖЧИН С НОРМОЗООСПЕРМИЕЙ И ПАТОЗООСПЕРМИЕЙ

Л.П. Меликян, Е.А. Близнец, А.В. Поляков, О.Л. Миронович, И.А. Кузнецова, Т.М. Сорокина, М.И. Штаут, А.О. Седова, Л.Ф. Курило, О.А. Соловова, В.Б. Черных*

Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова, Москва, 115522 Россия; e-mail: chernykh@med-gen.ru

 

CAG-полиморфизм в экзоне 1 гена андрогенового рецептора (AR/HUMARA) ассоциирован с патозооспермией и мужским бесплодием, однако его влияние на сперматогенез и мужскую фертильность недостаточно изучено, а данные авторов противоречивы в связи с популяционными различиями. В статье представлены результаты исследования полиморфизма CAG-повторов гена AR у российских мужчин с бесплодием в браке, связанным с патозооспермией (n = 591), с доказанной фертильностью (n = 286) и с нормозооспермией (n = 131). При сравнительном анализе частоты “средних” (n = 19–25), “длинных” (n ≥ 26) и “коротких” (n ≤ 18) аллелей не обнаружено значимых различий между группами пациентов с различными формами патозооспермии. Выявлены статистически значимые (p < 0.01) различия между группой с олигозооспермией тяжелой степени и с контролем по частоте встречаемости “длинных” и “коротких” CAG-аллелей, а также по частоте аллеля (CAG)_n = 25 между мужчинами с азооспермией (18.1%) и олигозооспермией тяжелой степени (2.6%).

DOI: 10.31857/S001667582008010X

 

 

 

 

Статьи, опубликованные только в Russian J. of Genetics, № 8 – 2020 г.

Extraction of Mitochondrial Genome from Whole Genome Next Generation Sequencing data and Unveiling of Forensically Relevant Markers

S. Rauf¹, N. Zahra¹, S.S. Malik¹, S.A. e Zahra¹, K. Sughra², M.R. Khan^1,3

¹ Genome Editing and Sequencing Lab, National Centre for Bioinformatics, Quaid-i-Azam University, Islamabad, Pakistan
² Department of Biochemistry and Molecular Biology, University of Gujrat, Gujrat, Pakistan
³ National Institute for Genomics and Advanced Biotechnology, National Agricultural Research Centre, Islamabad, Pakistan
Correspondence to S. Rauf or M.R. Khan

 

Forensic science has benefitted a lot from STRs and SNP markers at genetic level but their analyses at genomic level especially isolation of mitochondrial genome from whole genome sequence and unveiling of forensic markers remained obscure. In the present study whole genome next generation sequencing using Illumina HiSeq-4000 platform was done followed by separation of mtDNA and extraction of SNPs and STRs was accomplished using computational pipelines. Mitochondrial genome sequence was successfully extracted from whole genome sequencing data of a Pothwari ethnic individual of Pakistan. Two heteroplasmic sites were identified in genes MT-RNR1 and ND6 which located in control and coding regions, respectively. Comparison of target whole genome sequence with reference genome database revealed 2436328 SNPs, 119399 insertions and 119290 deletions for which variable ratios of transitions/transversion and heterozygosity/homozygosity were observed. A total of 63 forensically relevant SNPs including 21 ancestry-informative, 40 identity-informative and 2 phenotypic-informative were identified. Besides SNPs, two types of genetic markers which include 8 CODIS and 39 Y-STRs were also obtained. CODIS STRs exhibited more variations than Y-STRs as these are not of crossing over; hence mostly remain conserved in generations with exception of rapidly mutating YSTRs which are crucial in differentiating closely and distantly related males. This study reports whole genome sequencing and development of pipelines for extraction of mitochondrial DNA as well as insight into detection of forensic markers i.e., SNPs and STRs which can be an initiative to develop local forensic databases and a record resource for ethnic crimination-detection in crimes and disasters.

DOI: 10.1134/S1022795420080128

 

 

Association of Sequence Variants in the CKM (Creatine Kinase, M-type) Gene with Racing Performance of Homing Pigeons

A. Dybus^1,, Yu.H. Yu², W. Proskura³, R. Lanckriet⁴, Ye.H. Cheng²

¹ Department of Genetics, West Pomeranian University of Technology Szczecin, 70-311, Szczecin, Poland
² Department of Biotechnology and Animal Science, National Ilan University, 26047, Yilan City, Yilan Country, Taiwan
³ Faculty of Biotechnology and Animal Husbandry, West Pomeranian University of Technology Szczecin, 71-270, Szczecin, Poland
⁴ PiGen vof, B-8552, Moen, Belgium
Correspondence to A. Dybus

 

The aim of the study was to analyze the associations between SNPs in the creatine kinase gene (CKM) and racing performance of homing pigeons. A 468-base pairs fragment of the CKM gene (a part of exon 11 and 3’UTR) was amplified. Five PCR products were sequenced. Two substitutions in the amplified region were observed (g.588268 T>C and g.588285 T>C). PCR-RFLP method was used to genotype 123 racing pigeons (CKM/Hpy188I and CKM/BsrDI) for the further association analysis. The frequencies of genotypes analyzed were: CKM/Hpy188I^CC – 0.008, CKM/Hpy188I^CT– 0.057, CKM/Hpy188I^TT – 0.935 and CKM/BsrDI^CC– 0.008, CKM/BsrDI^CT– 0.016, CKM/BsrDI^TT– 0.976. The effect of one SNP studied on racing performance of pigeons was statistically significant. The largest difference in ace points (APs) was found for CKM/BsrDI (g.588285 T>C). Individuals with the CC and CT genotypes had lower racing performance than TT ones. The differences between CC and TT pigeons were statistically significant (p=0.0391). Thus, racing pigeons with the most common genotypes (TT) had better racing performance than individuals with minor allele in genotype. However, the observation of an individual with CC genotype in the CKM/Hpy188I with the highest APs in two seasons studied complicates the final conclusion. Based on the obtained results, it may be concluded that two SNPs in the CKM detected in this study were not the major determinant of racing performance in sport pigeons.

DOI: 10.1134/S1022795420080025