Аннотации статей. Том 57, 2021 г., № 9
МАРКЕРЫ Y-ХРОМОСОМЫ В ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКЕ: ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭТНОГЕНОМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, 634050 Россия; e-mail: vladimir.kharkov@medgenetics.ru
Y-хромосома является уникальным инструментом для изучения структуры генофондов и эволюционной истории популяций человека. Патрилинейность обеспечивает последовательное накопление мутаций, в результате чего Y-хромосома представляет собой достаточно простую маркерную систему для реконструкции эволюционных изменений, миграционных и других демографических процессов в популяциях человека. Анализ гаплогрупп Y-хромосомы может быть эффективно применим как для описания генетико-демографической истории различных популяций, так и для масштабных филогенетических и филогеографических исследований отдельных монофилетических линий разного иерархического уровня. Обнаружение все новых популяционно-специфичных ДНК-маркеров этой части генома человека позволяет очень подробно анализировать популяционную, субэтническую и родовую структуру различных этносов на протяжении всех периодов ее формирования. Определение аллельного профиля образцов мужчин в работах по палеогенетике особенно важно для реконструкции миграций, компонентного состава, преемственности генетического наследия древних популяций и уточнения филогении различных сублиний. Накопление большого массива данных по специфичному для конкретных популяций распределению различных гаплогрупп и особенностей их профилей по SNP и STR-маркерам кроме разрешения фундаментальных проблем позволяет успешно решать практические задачи по генетической генеалогии каждого мужчины, а также этнической идентификации неизвестного индивида по образцу его ДНК и разработке тест-систем для ДНК-идентификации.
DOI: 10.31857/S0016675821090046
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ МИОМЫ МАТКИ
1 Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии
им. Д.О. Отта, Санкт-Петербург, 199034 Россия; e-mail: ankiselev@yahoo.co.uk
2 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, 199034 Россия
Миома матки (ММ) – одно из наиболее частых гинекологических заболеваний, которое представляет собой доброкачественную опухоль, развивающуюся в миометрии. Основной причиной развития ММ является гормональный дисбаланс, однако значительная роль в ее патогенезе принадлежит генетическим факторам, влияющим на проявление и тяжесть заболевания. В настоящее время хирургический подход является наиболее распространенным методом лечения ММ, что часто приводит к снижению фертильности. Новым подходом к лечению ММ может быть генная терапия, основанная на доставке генетических конструкций в миоматозные узлы. В обзоре суммированы данные о молекулярно-генетических механизмах патогенеза ММ и разрабатываемых генотерапевтических подходах к ее лечению.
DOI: 10.31857/S0016675821090113
БАКТЕРИИ-ПРОБИОТИКИ В КОРРЕКЦИИ ПРИЗНАКОВ ДЕПРЕССИИ, ИХ АКТИВНЫЕ ГЕНЫ И БЕЛКИ
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: epolu@vigg.ru
Бактерии-пробиотики широко используются для профилактики и лечения воспалительных заболеваний желудочно-кишечного тракта и стимулирования иммунитета. В последнее десятилетие появилось много данных о положительном влиянии пробиотиков на течение нейродегенеративных и психических заболеваний. В кратком обзоре суммированы сведения о клинических исследованиях потенциальных пробиотиков-антидепрессантов, генах и белках их активных компонентов. Данные предварительных исследований на малых выборках свидетельствуют о том, что отдельные штаммы бактерий достоверно снижают проявление признаков депрессии по сравнению с плацебо, причем действие пробиотиков особенно выражено на группах людей с подтвержденным диагнозом депрессии. Сведения о генах/белках бактерий, определяющих их активность, разрозненны, однако они свидетельствуют о большом потенциале бактерий как источнике подобных метабиотиков. Наиболее активными компонентами клеток являются секретируемые белки/пептиды и компоненты клеточных стенок. Сведения о таких генах могут быть использованы для поиска пробиотиков с определенными заданными свойствами.
DOI: 10.31857/S0016675821090095
КОМПОНЕНТЫ ВНУТРИРОДОВОЙ ДИНАМИКИ РАЗМЕРА ГЕНОМА У РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ
Федеральный исследовательский центр “Пущинский научный центр биологических исследований”, Институт фундаментальных проблем биологии Российской академии наук, Московская область, Пущино, 142290 Россия; e-mail: boutanaev@mail.ru
Настоящее исследование посвящено динамике размера генома в процессе эволюции видов растений и животных, принадлежащих к одному роду. В масштабе таксономических категорий царств растений и животных размер генома видов имеет тенденцию к снижению, т.е. виды с небольшим геномом существенно преобладают. Однако внутри родов, как растений, так и животных, размер генома может увеличиваться, уменьшаться или оставаться относительно стабильным на протяжении всего времени эволюции рода. Эти три варианта составляют базовые компоненты внутриродовой динамики размера генома. Помимо простой динамики, состоящей из одной компоненты, существует сложная составная динамика размера генома, включающая две или даже три базовые компоненты. Динамика диплоидов и полиплоидов внутри родов растений может существенно различаться, что отражает действие разных эволюционных факторов. Причины смены базовой компоненты в случае сложной динамики не вполне понятны, однако одной из них может быть глобальное похолодание, начавшееся три миллиона лет назад.
DOI: 10.31857/S0016675821080038
СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДНК-ПОВРЕЖДАЮЩЕЙ АКТИВНОСТИ ЭПИХЛОРГИДРИНА С ПОМОЩЬЮ БИОСЕНСОРОВ Escherichia coli И МЕТОДОМ ДНК-КОМЕТ НА МЫШАХ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российский академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: abilev@vigg.ru
2 Казахский национальный женский педагогический университет, Алматы, 090000 Казахстан
Проведено сравнительное изучение генотоксических эффектов метилметансульфоната (ММС) и эпихлоргидрина (ЭХГ) с помощью бактериальных биосенсоров E. coli и метода ДНК-комет на мышах. Показано, что ЭХГ более слабо индуцирует SOS-ответ и экспрессию гена alkA в клетках бактерий, чем ММС. Эксперименты in vivo на мышах с использованием метода ДНК-комет показали ДНК-повреждающую активность ЭХГ и ММС в клетках печени, почек и легких при экспозиции 3 ч. Уровни повреждений ДНК, вызываемых ЭХГ в этих органах при экспозиции 3 ч, оказались ниже, чем для ММС. Генотоксический эффект ЭХГ при экспозиции 18 ч оказался статистически значимым только в клетках почек в дозе 20 мг/кг.
DOI: 10.31857/S0016675821090083
ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ СВЯЗИ ВИДОВ АЗИАТСКОЙ РОССИИ ПОДРОДОВ Phacoxytropis И Tragacanthoxytropis РОДА Oxytropis НА ОСНОВЕ ПОЛИМОРФИЗМА МАРКЕРОВ ХЛОРОПЛАСТНОГО И ЯДЕРНОГО ГЕНОМОВ
1 Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, 690022 Россия; e-mail: kholina@biosoil.ru
2 Ботанический сад-институт Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, 690022 Россия
3 Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской академии наук, Улан-Удэ, 670047 Россия
4 Центральный Сибирский ботанический сад Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия
На основе анализа нуклеотидного полиморфизма межгенных спейсеров psbA–trnH, trnL–trnF и trnS–trnG хлоропластной ДНК видов Oxytropis Азиатской России (O. tragacanthoides секции Hystrix подрода Tragacanthoxytropis, O. coerulea, O. filiformis и O. mandshurica секции Janthina и O. deflexa и O. glabra секции Mesogaea подрода Phacoxytropis) установлено, что все популяции характеризуются высоким гаплотипическим разнообразием (h изменяется от 0.676 до 1.000), кроме видов секции Mesogaea (h изменяется от 0 до 0.333). Обнаружены видоспецифичные маркеры у O. tragacanthoides, O. deflexa, O. glabra и O. mandshurica, а также специфичные маркеры для секции Mesogaea. Реконструкция филогенетических связей хлоротипов видов подродов Phacoxytropis, Tragacanthoxytropis и Oxytropis показала, что виды секции Janthina с высокой достоверностью объединяются в одну кладу с видами подродов Tragacanthoxytropis и Oxytropis, однако взаимоотношения их остались неразрешенными. Анализ генеалогических связей риботипов ITS ядерной ДНК выявил общий риботип у видов O. tragacanthoides, O. coerulea, O. lanata, O. chankaensis, O. oxyphylla и O. triphylla, относящихся к трем подродам. Выявленная генетическая близость при четких морфологических различиях характерна для таксонов с общим происхождением, испытавших относительно недавнюю быструю адаптивную радиацию. Полученные данные полиморфизма маркеров ядерного и хлоропластного геномов подтверждают статус O. coerulea, O. filiformis и O. mandshurica как самостоятельных видов.
DOI: 10.31857/S0016675821090058
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ В ЛАБОРАТОРНОМ СОРТОВОМ КОНТРОЛЕ ЯЧМЕНЯ (Hordeum vulgare L.)
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: pomortsev@vigg.ru
2 Сколковский институт науки и технологий, Москва, 143026 Россия
3 Российский государственный аграрный университет – Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева, Москва, 127550 Россия
4 Российский сельскохозяйственный центр, Москва, 107139 Россия
Методом электрофореза в крахмальном геле изучен полиморфизм гордеинов, контролируемых локусами Hrd A, Hrd B и Hrd F, в 259 сортах ярового ячменя, допущенных к использованию в Российской Федерации. Для локуса Hrd А обнаружен 21 аллель, для локуса Hrd B – 34 и для локуса Hrd F – 4 аллеля. Частоты аллелей этих локусов варьировали в пределах 0.4807–0.0039 (Hrd A), 0.2394–0.0039 (Hrd B) и 0.4633–0.0058 (Hrd F). Обнаруженный по локусам Hrd полиморфизм теоретически позволяет дифференцировать 2856 генотипов. Реально исследованные сорта по генотипам гордеин-кодирующих локусов распределились по 113 группам, включающим от 1 до 31 сорта. Самое большое число групп (77–68.15%) включало по одному сорту. Эти сорта по генотипам локусов Hrd были уникальными. Еще 18 групп (15.94%) включали по 2 сорта с идентичными электрофореграммами гордеина. Обнаружены группы, включающие 27 и 31 сорт с одинаковыми генетическими формулами гордеина. Обсуждается вопрос об использовании дополнительных генетических маркеров – SSR-маркеров и водорастворимых белков зерна для дифференциации и идентификации сортов ячменя, идентичных по гордеинам. Представлены результаты использования электрофоретического анализа гордеина в лабораторном сортовом контроле пивоваренного ячменя с 2005 по 2019 гг. Показана тенденция увеличения партий с высокой сортовой чистотой (более 95%) с 27% в 2005 г. до 62–65% в 2016–2019 гг. При этом за последние пять лет снижается доля партий пивоваренного ячменя, не соответствующих заявленным сортам, с 14.7% в 2015 г. до 4.2–4.6% в 2018 и в 2019 гг. соответственно.
DOI: 10.31857/S0016675821090101
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ПОПУЛЯЦИЙ СЕВЕРНОЙ ЕВРАЗИИ ПО МАРКЕРАМ, АССОЦИИРОВАННЫМ С ЗАБОЛЕВАНИЯМИ, НАРУШАЮЩИМИ КОГНИТИВНЫЕ ФУНКЦИИ ЧЕЛОВЕКА
Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национально-исследовательский центр Российской академии наук, Томск, 634050 Россия; e-mail: anna.bocharova@medgenetics.ru
Впервые исследовано генетическое разнообразие 16 популяций коренного населения Северной Евразии по панели генетических маркеров генов, ассоциированных, согласно данным полногеномных ассоциативных исследований, с заболеваниями, которые ведут к нарушению когнитивных функций человека (шизофренией, болезнью Альцгеймера и их когнитивными эндофенотипами). Наблюдается снижение генетического разнообразия в географическом пространстве с запада на восток. Наибольший уровень генетического разнообразия показали европеоидные популяции. Выделяются две группы маркеров, которые преобладают у европеоидов или у монголоидов. Расположение 16 популяций в пространстве главных компонент отражает их географическую локализацию и позволяет выделить четыре кластера. В целом анализ внутрипопуляционного и межпопуляционного генетического разнообразия по 28 маркерам в 16 популяциях отражает закономерности структуры генофонда Северной Евразии, которые описаны по другим системам маркеров.
DOI: 10.31857/S0016675821080026
СВЯЗЬ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК В ГЕНЕ YJEFN3 С КОГНИТИВНЫМ ДЕФИЦИТОМ ПРИ РАССТРОЙСТВАХ ШИЗОФРЕНИЧЕСКОГО СПЕКТРА
Научный центр психического здоровья, Москва, 115522 Россия; e-mail: m.alfimova@gmail.com
В данной работе проанализировано метилирование каждого из цитозинов на фрагменте гена YJEFN3, расположенного в одном из локусов риска шизофрении. Цель исследования состояла в том, чтобы определить, связано ли метилирование данного фрагмента с уровнем когнитивного дефицита больных и в какой степени оно зависит от гаплотипа риска. Образцы периферической крови 70 больных c расстройствами шизофренического спектра и 72 здоровых, прошедших когнитивное тестирование, исследовали с помощью метода бисульфитного секвенирования единичных молекул ДНК в реальном времени. Обнаружена отрицательная корреляция между метилированием CpG-сайта с координатой chr19:19532203 (Illumina ID: cg08623644) и индексом когнитивного функционирования пациентов. Метилирование cg08623644 было ассоциировано с гаплотипом риска в объединенной выборке и у здоровых. У больных наблюдалось ослабление этой ассоциации. Полученные результаты позволяют предположить, что метилирование cg08623644 может быть периферическим маркером молекулярных процессов, связанных с тяжестью течения заболевания, что требует дальнейшего изучения.
DOI: 10.31857/S0016675821080014
ЛОКУС rs833061 ГЕНА VEGF У БЕРЕМЕННЫХ С ПРЕЭКЛАМПСИЕЙ АССОЦИИРОВАН С ВЕСОМ НОВОРОЖДЕННОГО
Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Белгород, 308015 Россия; e-mail: churnosov@bsu.edu.ru
Изучали ассоциации веса новорожденного с полиморфными локусами генов факторов роста у беременных с преэклампсией (ПЭ) и рассмотрели их регуляторный потенциал. В группе беременных с ПЭ (n = 190) выполнено молекулярно-генетическое исследование пяти полиморфных локусов генов факторов роста – rs4444903 EGF, rs833061 VEGFA, rs2981582 FGFR2, r s 6 214 IGF1, rs1800469 TGFβ1. Соматометрия новорожденных проведена стандартными методами. Ассоциации исследуемых полиморфных локусов с весом новорожденного изучались с помощью лог-линейного регрессионного анализа. Установлено, что генетическим фактором риска рождения маловесных детей у беременных с ПЭ является аллель С локуса rs833061 гена VEGFA (рperm = 0.002): у женщин с генотипом Т/Т вес новорожденного наибольший (в среднем 3524 г), тогда как у женщин с генотипом С/С вес новорожденного минимальный (в среднем 3415 г). Показано, что аллель С полиморфного локуса rs833061 ассоциирован с низкой транскрипцией гена VEGFA в щитовидной железе, более высоким уровнем альтернативного сплайсинга транскрипта гена VEGFA в скелетной мускулатуре, повышает афинность ДНК к транскрипционным факторам BCL, Pax-5 и Znf143, влияет на взаимодействие ДНК с более чем 20 различными регуляторными белками (CTCF, RAD21, ZNF263, MAX и др.). Выявили, что локус rs833061 гена VEGFA у беременных с ПЭ ассоциирован с весом новорожденных и имеет значимый регуляторный потенциал.
DOI: 10.31857/S0016675821090034
ПРОФИЛЬ ЭКСПРЕССИИ ГРУППЫ ГЕНОВ И микроРНК ПРИ РАКЕ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ: СВЯЗЬ С ПРОГРЕССИЕЙ И ИММУНОГИСТОХИМИЧЕСКИМ СТАТУСОМ ОПУХОЛИ
1 Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии, Москва, 125315 Россия; e-mail: p.lenyxa@yandex.ru
2 Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина, Москва, 115478 Россия
Актуальной задачей онкогеномики является поиск генов, экспрессия которых ассоциирована с показателями, специфично различающими тип рака молочной железы (РМЖ) и прогноз заболевания. Методом ПЦР в реальном времени на выборке из 41 образца РМЖ охарактеризована связь уровней экспрессии мРНК пяти опухоль-ассоциированных генов (BCL6, CHL1, AXL, ACSL1, TGFB2) и семи потенциально регуляторных микроРНК (miR-132-3р, miR-137, miR-148a-3р, miR-219-5р, miR-24-2-5р, miR-339-3p, miR-375) с клинико-патологическими параметрами опухолей и иммуногистохимическим статусом. Показано снижение уровня экспрессии CHL1 и AXL и повышение уровня BCL6 на поздних стадиях РМЖ. Кроме того, III–IV стадии РМЖ ассоциированы с увеличением уровня miR-339-3p, а метастазы в лимфоузлах – со снижением уровня miR-148a-3р. При высоком показателе пролиферации Ki-67 отмечено также увеличение уровня miR-375. Опухоли, не экспрессирующие рецептор прогестерона (PR), проявляют снижение уровня экспрессии BCL6, miR-375 и miR-24-2-5р. Снижение уровня экспрессии BCL6 наблюдали также в РМЖ с отрицательным статусом эстрогенового рецептора (ER–). В образцах РМЖ с отрицательным HER2-статусом отмечено статистически значимое снижение уровня экспрессии гена TGFB2 и miR-219-5р, а также снижение уровня экспрессии TGFB2 выявлено при люминальном А РМЖ. Таким образом, определены новые возможные молекулярные показатели прогрессии РМЖ и биомаркеры, которые могут быть полезны при дифференциальной диагностике молекулярного подтипа РМЖ.
DOI: 10.31857/S0016675821090022
Статьи, опубликованные только в Russian J. of Genetics, № 9 – 2021 г.
Investigation of Wheat ERF Family Revealed Novel Genes Involved in Powdery Mildew Responses
1 College of Agronomy, Shanxi Agricultural University, Taiyuan 030031, China
2 Institute of Crop, Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan 250100, China
Correspondence to X.J. Zhang
Powdery mildew is a global devastating disease that usually leads to great yield losses in wheat production. As a large transcription factor family in the plant kingdom, members of the Ethylene Responsive Factor (ERF) family have received widespread attention for their roles in regulating defense response. Mining genes for resistance breeding is considered as an effective way to control wheat powdery mildew. ERFs involved in powdery mildew response are largely unknown in wheat. Therefore, identification of ERFs in response to powdery mildew will help to understand the mechanism of defense response and provide candidate genes for wheat disease resistance breeding. A series of bioinformatics approaches were employed to isolate the APETALA2 (AP2)/ERF superfamily and the ERF family from the genome of bread wheat Chinese Spring (CS). Transcriptome data were used to screen ERFs involved in powdery mildew response. Subsequently, quantitative real-time PCR (qRT-PCR) was performed to investigate the expression patterns of these screened ERFs in vivo. In this study, the AP2/ERF superfamily was isolated from the genome of bread wheat CS, and a total of 96 ERF family members, including 229 ERF sequences in the A, B and D genomes, were identified according to the clustering results and structural characteristics. Based on the analysis of clustering and transcriptome data, 13 pathogen-inducible ERFs with highly sequences similarity to the reported disease resistance-related ERF genes were further screened. Expression patterns of the 13 selected ERFs in susceptible and resistant wheat materials after Blumeria graminis f. sp. tritici (Bgt) inoculation were analyzed in vivo. Collectively, our results showed that after Bgt infection, 13 screened ERFs displayed different transcript kinetics, indicating different roles of these ERFs in powdery mildew resistance. The discovered ERFs could be used as candidate genes for wheat disease resistance breeding.
DOI: 10.1134/S1022795421090064
The Complete Mitochondrial Genome Comparison between Pelecanus occidentalis and Pelecanus crispus
1 College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410125, Hunan, China
2 Key Laboratory of Forestry Remote Sensing Based Big Data and Ecological Security for Hunan Province, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China
3 Key Laboratory of National Forestry and Grassland Administration on Management of Western Forest Bio-Disaster, College of Forestry, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China
Correspondence to Zh. Xu
Until now, only the complete mitochondrial genome (mtDNA) of Pelecanus occidentalis and Pelecanus crispus have been sequenced. In order to explore the characteristics of mtDNA of the two Pelecanidae species and analyze their phylogenetic relationship, the two mtDNA were compared with Ciconia ciconia as reference. The mtDNA of the P. occidentalis and P. crispus were determined with the size of 17, 286 bp and 16, 131 bp, respectively. Both sequences contain 13 protein-coding genes, 22 tRNA genes, and two rRNA genes. Gene of P. occidentalis and P. crispus are in the same arrangement and show positive AT skew and negative GC skew. There are some differences in intervals and overlap regions between the two species. The phylogenetic analysis show that the P. occidentalis and P. crispus grouped one branch and the relationship of Pelecanidae birds, Ciconiiformes birds and Spheniscifomes birds is relative. The study provid more genetic information for P. occidentalis and P. crispus, which is beneficial to the protection of them.
DOI: 10.1134/S102279542109012X