Аннотации статей. Том 59, 2023 г., № 3
НЕРАВНАЯ ЭКСПРЕССИЯ РОДИТЕЛЬСКИХ АЛЛЕЛЕЙ В ПЛАЦЕНТЕ ЧЕЛОВЕКА
Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, 634050 Россия; e-mail: elena.sazhenova@medgenetics.ru
Неравная экспрессия родительских аллелей играет основополагающую роль в формировании плаценты как многофункционального органа, необходимого для развития и выживания плода. В первую очередь это выражается в феномене импринтинга, когда в клетках плаценты экспрессируется только материнский или отцовский аллель. Плацента использует более широкий спектр механизмов импринтинга, чем эмбрион, – модификации гистонов, подавляющие или, наоборот, активирующие экспрессию рядом расположенных генов; регуляторные последовательности и гены, полученные от ретровирусов или ретротранспозонов; микроРНК, функционирующие как антисмысловые РНК и принимающие участие в транскрипционной и посттранскрипционной регуляции экспрессии генов. Кроме того, в плаценте обнаруживается неполное подавление активности одного из родительских аллелей, приводящее к смещенной импринтированной экспрессии некоторых генов. В настоящем обзоре показана роль неравной экспрессии родительских аллелей в развитии плацентарных структур эмбриона, обсуждены механизмы эпигенетического контроля родительских аллелей, преимущественно экспрессирующихся в плаценте.
DOI: 10.31857/S001667582302011X
EDN: KYGICR
Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 3, 2023):
Sazhenova E.A., Vasilev S.A., Lebedev I.N.
Biased Expression of Parental Alleles in the Human Placenta
DOI: 10.1134/S1022795423020114
ЭПИГЕНЕТИКА КАРДИОМИОПАТИЙ: МОДИФИКАЦИИ ГИСТОНОВ И МЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК
Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, 634050 Россия; e-mail: maria.nazarenko@medgenetics.ru
Кардиомиопатии – активно исследуемая клинически и генетически гетерогенная группа патологий миокарда. В настоящее время общепризнано, что наряду с генетическими факторами эпигенетические механизмы могут быть значимыми в определении как риска развития данной патологии, так и формирования клинических особенностей болезни. В статье приведен обзор научных публикаций, посвященных исследованию модификаций гистонов и ремоделирования хроматина, а также изменений метилирования ДНК при различных формах кардиомиопатий. Большинство работ в этой области сфокусировано на анализе эпигеномного профиля образцов миокарда у пациентов с дилатационной кардиомиопатией. При развитии кардиомиопатии (дилатационной, гипертрофической, ишемической, рестриктивной и аритмогенной) в миокарде происходят изменения на уровне эпигенетических процессов, что приводит к нарушению функциональной активности генов и дисбалансу метаболических путей, в том числе патогенетически значимых для развития заболеваний сердца. В эпигенетические изменения, происходящие в миокарде, вовлечены также гены кардиомиопатий (LMNA, TNNI3, ANKRD1, SLC25A4, EYA4, GATAD1, PRDM16 и DMD). Эпигенетические модификации, а также ферменты, регулирующие эпигенетические процессы, анализируются с точки зрения перспективности их использования для выявления новых значимых для кардиомиопатий молекулярных маркеров и метаболических путей, для разработки диагностических панелей и новых лекарственных препаратов. В то же время высокая клиническая и этиологическая гетерогенность кардиомиопатий, большое число разнообразных и взаимосвязанных эпигенетических процессов, которые происходят как в условиях физиологической нормы, так и в ходе патогенеза заболевания, указывают на необходимость расширения эпигенетических исследований при различных формах кардиомиопатий, в том числе на уровне эпигенома, транскриптома и эпитранскриптома с использованием омиксного анализа единичных клеток миокарда у человека и модельных животных, а также в клеточных линиях при моделировании заболевания.
DOI: 10.31857/S0016675823030086
EDN: IPXZDH
Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 3, 2023):
Kucher A.N., Nazarenko M.S.
Epigenetics of Cardiomyopathy: Histone Modifications and DNA Methylation
DOI: 10.1134/S1022795423030080
РОЛЬ ГЕНА ATOX1 В МЕТАБОЛИЗМЕ МЕДИ И В ПАТОГЕНЕЗЕ МЕДЬ-ИНДУЦИРОВАННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, 634050 Россия; e-mail: irina.zhalsanova@medgenetics.ru
Белок ATOX1 (Antioxidant Protein 1) представляет собой медный металлошаперон человека, который играет важную роль в клеточном гомеостазе меди. Белок ответственен за захват цитозольной меди с CTR1 (транспортер меди 1) и перенос на медные насосы в транс-сети Гольджи к белкам ATP7A и ATP7B. В настоящем обзоре были собраны данные об антиоксидантной роли ATOX1, роли гена в регулировании ангиогенеза и пролиферации раковых клеток, а также роли в патогенезе медь-индуцированных заболеваний – болезни Вильсона–Коновалова и болезни Менкеса.
DOI: 10.31857/S0016675823030128
EDN: IQRALQ
Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 3, 2023):
Zhalsanova I.Z., Fonova E.A., Zhigalina D.I. et al.
The ATOX1 Gene Role in Copper Metabolism and the Pathogenesis of Copper-Induced Diseases
DOI: 10.1134/S1022795423030122
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ К КЕТОЗУ У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, 620142 Россия; е-mail: nauka_sokolova@mail.ru
Высокая молочная продуктивность коров связана с интенсивным функционированием всех органов и систем, что предрасполагает к развитию различных форм нарушений обменных процессов. Формирование энергетического дисбаланса у высокопродуктивных коров в лактирующий период способствует развитию комплексных метаболических нарушений, отрицательно влияющих на продуктивное здоровье и репродуктивный потенциал. Интерес к разведению крупного рогатого скота, более устойчивого к кетозу, является глобальным, а поиск мутаций, аллельных вариантов генов и изучение молекулярно-генетических процессов, формирующих тот или иной фенотип, являются ключевыми этапами в понимании этиологии, степени предрасположенности к заболеванию и разработке успешных селекционных программ. В настоящем обзоре представлены результаты исследований, направленных на поиск генетических маркеров развития кетоза крупного рогатого скота на основе молекулярно-генетических методов. В обзоре представлены локализация SNPs по данным метаанализа GWAS, протеин–протеин взаимодействия ассоциированных с ними генов-кандидатов при помощи STRING, а также аннотация SNPs по ключевым биологическим процессам с их участием. Приведен профиль экспрессии генов-кандидатов для ассоциированных с кетозом тканей на основе известных данных по человеку с применением GTEx.
DOI: 10.31857/S0016675823030116
EDN: IQMSXQ
Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 3, 2023):
Sokolova O.V., Bytov M.V., Belousov A.I. et al.
Ketosis in Cattle: Current State of Research
DOI: 10.1134/S1022795423030110
САЙТЫ СВЯЗЫВАНИЯ АРХИТЕКТУРНОГО БЕЛКА Su(Hw) СТИМУЛИРУЮТ РЕКРУТИРОВАНИЕ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ PcG/TrxG НА ХРОМАТИН: CRISPR/Cas9-ТЕСТ
Институт биологии гена Российской академии наук, Москва, 119334 Россия; e-mail: * yermaxbio@yandex.ru, ** daria.chetverina@gmail.com
Белки групп Polycomb и Trithorax (PcG и TrxG) являются эпигенетическими факторами, отвечающими за репрессию и активацию транскрипции соответственно. У Drosophila белки PcG/TrxG рекрутируются на специализированные ДНК-элементы, называемые PRE (Polycomb response elements). В зависимости от контекста, данные элементы могут репрессировать, активировать или быть нейтральными по отношению к промотору гена-мишени. Ранее в трансгенных исследованиях с использованием PhiC31 сайт-специфической системы интеграции мы продемонстрировали, что расположенные рядом с PRE сайты для архитектурных белков могут индуцировать репрессорную активность bxdPRE, стимулируя связывание факторов PcG/TrxG с данным элементом. Однако этот эффект может зависеть от дополнительных ДНК-элементов, присутствующих в месте интеграции после PhiC31-зависимой инсерции трансгенов. В настоящем исследовании, используя альтернативную систему интеграции на основе CRISPR/Cas9-катализируемой гомологичной репарации, мы доказали, что сайты связывания архитектурного белка Su(Hw) действительно способны индуцировать репрессорную активность bxdPRE и привлечение белков PcG/TrxG вне зависимости от дополнительных ДНК-элементов, присутствующих в месте интеграции после PhiC31-зависимой инсерции трансгенов.
DOI: 10.31857/S0016675823030049
EDN: INYMCX
Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 3, 2023):
Erokhin M.M., Gorbenko F.V., Lomaev D.V. et al.
Architectural Protein Binding Sites Stimulate Recruitment of PcG/TrxG Epigenetic Regulators to Chromatin: CRISPR/Cas9-Test
DOI: 10.1134/S1022795423030043
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ МОЖЖЕВЕЛЬНИКА ОБЫКНОВЕННОГО (Juniperus communis L.) В ЕВРАЗИИ И НА АЛЯСКЕ ПО ДАННЫМ АНАЛИЗА ЯДЕРНЫХ МИКРОСАТЕЛЛИТОВ
Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, 620144 Россия; e-mail: hantemirova@ipae.uran.ru
Изучена структура генетической изменчивости можжевельника обыкновенного (Juniperus communis L.), широко распространенного голарктического ветроопыляемого кустарника семейства Cupressaceae. Для генотипирования выборок из 23 популяций этого вида со всего ареала в Евразии и одной популяции из Северной Америки (Аляска) использовали семь ядерных микросателлитных локусов, три из которых были применены для данного вида впервые. Географические закономерности распределения генетической изменчивости интерпретируются в сравнении с нашими предыдущими данными по изменчивости хпДНК. Получены такие же высокие значения генетического разнообразия, с максимальными показателями в северных популяциях (Швеция, Эстония, Мезень, Полярный Урал, Ямал, Колыма, а также Альпы), но более низкий уровень межпопуляционной дифференциации (FST = 9.8% для ядерных маркеров, FST = 76% для хлоропластных). С помощью байесовского кластерного анализа было установлено, что оптимальное число генетических групп (K) равно двум. Все 24 популяции J. communis делятся на восточную группу (северо-восток и Дальний Восток России, Аляска и Гималаи) и западную группу (Европа, Урал и Сибирь). Для популяций из Альп и Горной Шории характерно сочетание генотипов из разных генетических групп.
DOI: 10.31857/S0016675823030050
EDN: INZGJC
Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 3, 2023):
Hantemirova E.V., Bessonova V.A
Genetic Diversity of Juniperus communis L. in Eurasia and Alaska Inferred from Nuclear Microsatellite Markers
DOI: 10.1134/S1022795423030055
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ HAP2/GCS1, GEX2 У ЛИНИЙ КУКУРУЗЫ САРАТОВСКОЙ СЕЛЕКЦИИ
1 Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов – обособленное структурное
подразделение Федерального исследовательского центра “Саратовский научный центр
Российской академии наук”, Саратов, 410049 Россия; e-mail: chumakov_m@ibppm.ru
2 Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, 410012 Россия
Исследование явления гаплоиндукции представляет научный и практический интерес в связи с разработкой эффективных методов получения гаплоидов, необходимых, в частности, для ускоренного создания гомозиготных линий. Обсуждается связь индукции образования гаплоидов у линии кукурузы саратовской селекции Зародышевый маркер саратовский пурпурный (ЗМСП) с генами HAP2/GCS1 и GEX2, контролирующими адгезию и слияние мембран гамет у кукурузы. С помощью метода ПЦР-РВ установлено, что гены GEX2, HAP2/GCS1 экспрессируются не только в спермиях, но и в женских генеративных структурах кукурузы, но гаплоиндуцирующая способность кукурузы не коррелирует с уровнем их экспрессии. Было показано, что ген GEX2 у гаплоиндуцирующей линии ЗМСП имеет 27 однонуклеотидных замен, вставку размером в девять нуклеотидов и одну двухнуклеотидную замену и соответственно десять аминокислотных замен и две вставки в белке GEX2, по сравнению с референсной линией В73. Эти замены, возможно, оказывают воздействие на конформацию белка и процесс взаимодействия мембран гамет. Более эволюционно консервативный белок HAP2/GCS1, обеспечивающий слияние мембран гамет кукурузы, у линии кукурузы ЗМСП имеет только одну аминокислотную замену, по сравнению с линиями Коричневый маркер и В73.
DOI: 10.31857/S0016675823030098
EDN: IPZWVS
Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 3, 2023):
Moiseeva E.M., Gusev Y.S., Gutorova O.V. et al.
Comparative Analysis of the HAP2/GCS1, GEX2 Gene Expression in Maize Lines of Saratov Selection
DOI: 10.1134/S1022795423030092
АНАЛИЗ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ ADCY8 И RYR3 ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ К ДИКИМ ИЛИ ДОМАШНИМ ПРЕДСТАВИТЕЛЯМ ВИДА Canis lupus
1 Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси, Минск, 220072 Республика Беларусьж e-mail: v.kipen@igc.by
2 OOO “Максим Медикал”, Москва, 123423 Россия
3 Международный государственный экологический институт им. А.Д. Сахарова, Белорусский государственный университет, Минск, 220070 Республика Беларусь
4 Научно-практический центр Государственного комитета судебных экспертиз Республики Беларусь, Минск, 220073 Республика Беларусь
5 ООО “ВэллВет”, Минск, 220063 Республика Беларусь
На биологическом материале (образцы волка и домашней собаки) подтвержден высокий дифференцирующий потенциал полиморфных вариантов g.27748425T>C (ген ADCY8) и g.1414373T>C (ген RYR3). Предложена тест-модель из двух полиморфизмов для дифференциации волка и домашней собаки, которая отличается высокими значениями точности (96.2%), специфичности (96.3%) и чувствительности (98.9%). С использованием KASP разработан быстрый и простой подход к дифференциации на основании предложенной тест-модели, который призван сократить временные и финансовые затраты на молекулярно-генетический анализ, а также снизить риск кросс-контаминации, т. к. процесс является одностадийным (исключены этапы рестрикции и электрофореза).
DOI: 10.31857/S0016675823030062
EDN: IOHKSC
Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 3, 2023):
Kipen V.N., Patrin M.M., Snytkov E.V. et al.
Analysis of Polymorphism of the Genes ADCY8 and RYR3 for Identification of Wild and Domestic Animals of the Species Canis lupus
DOI: 10.1134/S1022795423030067
ПРИМЕНЕНИЕ ДНК-ШТРИХКОДИРОВАНИЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЗЕЛЕНЫХ ЯЩЕРИЦ (Sauria: Lacertidae: Lacerta)
1 Зоологический институт Российской академии наук, Санкт-Петербург, 199034 Россия; e-mail: igor.doronin@zin.ru
2 Пензенский государственный университет, Пенза, 440026 Россия
3 Дагестанский государственный университет, Махачкала, 367025 Россия
4 Сочинский национальный парк, Сочи, 354002 Россия
5 Комплексный научно-исследовательский институт им. Х.И. Ибрагимова Российской академии наук, Грозный, 364051 Россия
ДНК-штрихкодирование остается признанным и широко используемым методом идентификации таксонов при инвентаризации и мониторинге биоразнообразия. В публикации мы приводим сведения о результатах использования этого метода при изучении зеленых ящериц рода Lacerta. Всего было проанализировано 67 последовательностей фрагмента гена COI трех видов (L. agilis, L. media, L. strigata). Впервые c помощью ДНК-штрихкодирования изучены все известные на Кавказе подвиды L. agilis, предложена филогеографическая гипотеза для L. strigata в кавказской части ареала. Генетическая идентификация была успешной на видовом уровне. В составе L. agilis в пределах Кавказа мы можем диагностировать только подвиды L. a. boemica и L. a. exigua, тогда как L. a. brevicaudata, L. a. grusinica и L. a. mzymtensis по выбранному маркеру неотличимы от L. a. exigua, а L. a. ioriensis от L. a. boemica.
DOI: 10.31857/S0016675823030037
EDN: INYJAE
Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 3, 2023):
Doronina M.A., Doronin I.V., Lukonina S.A. et al.
Application of DNA Barcoding to the Study of Green Lizards (Sauria: Lacertidae: Lacerta)
DOI: 10.1134/S1022795423030031
ПОЛИМОРФИЗМ 27 АУТОСОМНЫХ STR-ЛОКУСОВ У НАСЕЛЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ПО ДАННЫМ МАССОВОГО ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ
1 Научно-практический центр государственного комитета судебных экспертиз Республики Беларусь, Минск, 220114 Республика Беларусь; e-mail: svetlkotova@mail.ru
2 Масариков университет, Брно, 60177 Чехия
3 Государственный комитет судебных экспертиз Республики Беларусь, Минск, 220073 Республика Беларусь
С использованием технологии массового параллельного секвенирования (МПС) проведено исследование полиморфизма 27 аутосомных STR-локусов коммерческой панели ForenSeq DNA Signature Prep Kit у 733 неродственных индивидов, представляющих население Республики Беларусь, и сформирована популяционная база частот МПС-аллелей для вероятностных расчетов при судебно-экспертной идентификации личности и установлении биологического родства. Соответствие между генотипами, полученными МПС и капиллярным электрофорезом (КЭ), составило 99.96%. Для восьми локусов (D12S391, D21S11, D2S1338, vWA , D3S1358, D8S1179, D13S317, D9S1122) количество МПС-аллелей увеличилось более чем в 2 раза. В исследованной выборке идентифицировано 13 новых аллелей, отсутствующих в каталоге STRSeq BioProject международной онлайн-базы данных STRbase 2.0. Средняя вероятность случайного совпадения 27-локусных МПС-профилей уменьшилась с 1.43 × 10–31 до 2.89 × 10–35, а комбинированный индекс родства возрос с 2.08 × 1010 до 3.25 × 1012 по сравнению с данными КЭ.
DOI: 10.31857/S0016675823030074
EDN: IOHQHZ
Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 3, 2023):
Kotova S.A., Parfionava N.S., Zabauskaya T.V. et al.
Variability of 27 Autosomal STR Loci for the Population of the Republic of Belarus Based on the Mass Parallel Sequencing Data
DOI: 10.1134/S1022795423030079