ГЕНЕТИКА И ЭПИГЕНЕТИКА НЕСУИЦИДАЛЬНОГО САМОПОВРЕЖДАЮЩЕГО ПОВЕДЕНИЯ: НАРРАТИВНЫЙ ОБЗОР

А.А. Кибитов^1,2,*, Г.Э. Мазо²

¹ Научный центр психического здоровья, Москва, 115522 Россия; e-mail: andreykibitov18@gmail.com
² Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и неврологии им. В.М. Бехтерева, Санкт-Петербург, 192019 Россия

 

Несуицидальное самоповреждающее поведение (НССП), или селфхарм, широко распространено, особенно среди людей молодого возраста. Тем не менее, несмотря на актуальность данной проблемы, НССП исследовалось в основном с психологических и социальных позиций, в то время как биологические основы НССП изучались в значительно меньшем объеме. Цель данного нарративного обзора – анализ всей доступной на данный момент литературы по генетике и эпигенетике НССП, являющихся одними из наиболее перспективных областей биологических исследований. Обсуждены и проанализированы все этапы развития генетических исследований НССП: от близнецовых исследований и изучения самоповреждений в рамках наследственных заболеваний к поиску генов-кандидатов, полногеномным исследованиям и изучению эпигенетических механизмов и взаимодействия “ген–среда”. Продемонстрирован значимый вклад генетических и эпигенетических факторов в развитие НССП, обсуждены преимущества и ограничения проведенных исследований, намечены перспективы развития дальнейших исследований в данной области.

DOI: 10.31857/S0016675823120032
EDN: QDPGGW

Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 12, 2023):
Kibitov, A.A., Mazo, G.E.
Genetics and Epigenetics of Nonsuicidal Self-Injury: A Narrative Review.
DOI: 10.1134/S1022795423120037

 

 

ГЕНЕТИКА И ЭПИГЕНЕТИКА ПРЕЖДЕВРЕМЕННОГО ПОЛОВОГО СОЗРЕВАНИЯ

Е.А. Саженова^1,*, С.А. Васильев¹, Л.В. Рычкова², Е.Е. Храмова², И.Н. Лебедев¹

¹ Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, 634050 Россия; e-mail: elena.sazhenova@medgenetics.ru
² Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека, Иркутск, 664003 Россия

 

Центральное преждевременное половое созревание (ППС) вызвано преждевременной реактивацией гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси. В определении сроков полового созревания решающую роль играют генетические, эпигенетические и экологические факторы. В последние годы варианты в генах KISS1, KISS1R, MKRN3 и DLK1 были идентифицированы как наследственные причины ППС. Гены MKRN3 и DLK1 являются импринтированными, в связи с чем эпигенетические модификации, изменяющие экспрессию данных генов, также рассматриваются в качестве причины преждевременного полового созревания. При прогрессировании ППС эпигенетические факторы, такие как метилирование ДНК, посттрансляционные модификации гистонов и некодирующие РНК, могут опосредовать взаимосвязь между влиянием генетических вариантов и окружающей среды. ППС связано и с другими краткосрочными и долгосрочными неблагоприятными последствиями для здоровья. Это является основанием для исследований, направленных на понимание генетических и эпигенетических причин ППС. Цель настоящего обзора – обобщение данных литературы о молекулярно-генетических и эпигенетических механизмах формирования ППС.

DOI: 10.31857/S001667582312010X
EDN: QCJXMF

Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 12, 2023):
Sazhenova, E.A., Vasilyev, S.A., Rychkova, L.V. et al.
Genetics and Epigenetics of Precocious Puberty.
DOI: 10.1134/S1022795423120104

 

 

РЕГУЛЯЦИЯ ОДНОЦЕПОЧЕЧНЫХ И ДВУЦЕПОЧЕЧНЫХ КЛАСТЕРОВ piРНК В ГЕРМИНАЛЬНЫХ И СОМАТИЧЕСКИХ ТКАНЯХ Drosophila melanogaster ЗАВИСИТ ОТ ГЕНА rhino

П.А. Миляева^1,2, А.Р. Лавренов^1,3, И.В. Кузьмин¹, А.И. Ким^1,2, Л.Н. Нефедова^1,*

¹ Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, 119234 Россия; е-mail: nefedova@mail.bio.msu.ru
² Биологический факультет, университет МГУ-ППИ в Шэньчжэне, Шэньчжэнь, 518172 Китай
³ Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва, 119071 Россия

 

Drosophila melanogaster – широко используемыйобъект генетики для изучения механизмов РНК-интерференции и регуляции мобильных генетических элементов (МГЭ), в частности системы piРНК-интерференции. Считается, что у D. melanogaster система piРНК-интерференции работает только в гонадах и существуют два пути биогенеза piРНК – с помощью одноцепочечных и двуцепочечных кластеров, содержащих дефектные копии МГЭ, транскрибируемых с одной или двух цепей соответственно. Предполагается, что функционирование двуцепочечных кластеров зависит от функции гена rhino, в то время как одноцепочечные кластеры транскрибируются и затем сплайсируются независимо от rhino. В настоящей работе мы показали, что ген rhino участвует в регуляции сплайсинга одноцепочечного кластера flamenco. Более того, система piРНК-интерференции необходима для регуляции некоторых ретротранспозонов не только в гонадах, но и в других органах.

DOI: 10.31857/S0016675823120056
EDN: QDLMAL

Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 12, 2023):
Milyaeva, P.A., Lavrenov, A.R., Kuzmin, I.V. et al.
Regulation of Uni-Strand and Dual-Strand piRNA Clusters in Germ and Somatic Tissues in Drosophila melanogaster under Control of rhino.
DOI: 10.1134/S1022795423120050

 

 

БИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ГЕНОВ ГОМОЛОГОВ ДЕФЕНЗИНОВ ПШЕНИЦЫ

М.П. Слезина, Е.А. Истомина, Т.И. Одинцова*

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: odintsova2005@rambler.ru

 

Антимикробные пептиды (АМП) являются основными компонентами врожденного иммунитета растений и животных. Гены АМП обладают значительным внутри- и межвидовым полиморфизмом, роль которого практически не изучена. Ранее нами методом глубокого секвенирования транскриптомов растений пшеницы были выявлены гены дефензинов, экспрессия которых усиливалась при заражении патогенным грибом Fusarium oxysporum и/или обработке индукторами устойчивости. В настоящей работе был проведен биоинформатический поиск в базах данных NCBI пептидов-гомологов этих дефензинов пшеницы по последовательностям их γ-коров - участков молекул, ответственных за антимикробную активность. Гомологи дефензина DEFL1-16 были выявлены у 95 видов покрытосеменных растений, относящихся к 48 семействам и принадлежащих к 30 порядкам одно-и двудольных растений. Повсеместное распространение этого дефензина у покрытосеменных растений позволяет высказать предположение о его участии не только в защите, но и в других процессах в цветковых растениях. Гомологи других дефензинов, индуцированных заражением, обнаружены только у растений семейства Poaceae, что предполагает наличие у мятликовых специфичного для этого семейства механизма защиты от патогенов, связанного с экспрессией этих дефензинов. Среди выявленных в ходе исследования вариантов γ-коров дефензинов дикорастущих растений могут быть пептиды с лучшей по сравнению с пшеницей антимикробной активностью, которые представляют несомненный интерес для разработки новых антибиотиков для медицины и сельского хозяйства.

DOI: 10.31857/S0016675823120111
EDN: QCCUZR

Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 12, 2023):
Slezina, M.P., Istomina, E.A., Odintsova, T.I.
Biological Diversity of Genes Encoding Wheat Defensin Homologs
DOI: 10.1134/S1022795423120116

 

 

ПОПУЛЯЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА БЕЛОГО МЕДВЕДЯ (Ursus maritimus) В МОРЯХ РОССИЙСКОЙ АРКТИКИ

П.А. Сорокин^1,*, Е.Ю. Звычайная¹, Е.А. Иванов¹, И.А. Мизин², И.Н. Мордвинцев¹, Н.Г. Платонов¹, А.И. Исаченко³, Р.Е. Лазарева³, В.В. Рожнов¹

¹ Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва, 119071 Россия; e-mail: sorokin-p@yandex.ru
² Национальный парк “Русская Арктика”, Архангельск, 163051 Россия
³ ООО “Арктический Научный Центр”, Москва, 119333 Россия

 

Рассмотрена популяционно-генетическая структура белого медведя (Ursus maritimus) на модельных участках в морях российской Арктики по материалам, собранным в период 2010–2021 гг. Получены данные по полиморфизму 17 микросателлитных локусов ядерной ДНК и фрагмента D-петли мтДНК длиной 610 пн для 93 животных. Для исследованной выборки взрослых белых медведей обнаружено высокое генетическое разнообразие ядерной ДНК и низкое значение нуклеотидной изменчивости π по митохондриальной ДНК. По всем генетическим маркерам обнаружена дифференциация медведей из южной части Баренцева моря от животных севера Баренцева и Карского морей. Данные группировки различаются по распределению митохондриального маркера (θ_st = 0.270) и слабо дифференцируются по ядерным локусам (R_st = 0.018).

DOI: 10.31857/S0016675823120123
EDN: VDKHCW

Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 12, 2023):
Sorokin, P.A., Zvychaynaya, E.Y., Ivanov, E.A. et al.
Population Genetic Structure in Polar Bears (Ursus maritimus) from the Russian Arctic Seas.
DOI: 10.1134/S1022795423120128

 

 

НЕВЫРАЖЕННОСТЬ ПОПУЛЯЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ СЕРОГО ЖУРАВЛЯ Grus grus L.

Е.А. Мудрик^1,*, Ю.М. Маркин², К.А. Постельных², К.Д. Кондракова^1,3, Т.А. Кашенцева², А.В. Шатохина¹, П.А. Казимиров¹, В.Ю. Ильяшенко³, Е.И. Ильяшенко^1,3, Д.В. Политов¹

¹ Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: mudrik@vigg.ru
² Окский государственный природный биосферный заповедник, Рязанская обл., Брыкин Бор, 391072 Россия
³ Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва, 119011 Россия

 

В статье представлен расширенный по сравнению с предыдущими исследованиями анализ популяционно-генетической структуры мигрирующего широкоареального вида с высокой численностью – серого журавля Grus grus L. С использованием семи высокополиморфных микросателлитных локусов получены высокие значения показателей генетического разнообразия, одинаковые в выборках западного (G. g. grus) и восточного (G. g. lilfordi) подвидов, и низкие коэффициенты генетической дифференциации между этими подвидами (F_ST = 0.008, G_ST = 0.002). По данным AMOVA, 99% генетической изменчивости сосредоточено внутри особей G. grus. С использованием алгоритма Байесовской кластеризации не выявлено четкой популяционно-генетической структуризации вида согласно STRUCTURE, однако визуализация пространственных паттернов генетической изменчивости в Geneland показала наличие кластера “чистых” подвидов G. g. grus и G. g. lilfordi, окружающего кластер особей из зоны интерградации этих подвидов. Такой результат на фоне очень низких значений F-статистики генетической дифференциации может указывать на едва уловимые генетические отличия журавлей из этой зоны, возможно, имеющие мутационный характер. Более низкое аллельное разнообразие и отсутствие уникальных аллелей у восточного подвида G. g. lilfordi позволяет выдвинуть предположение о его относительной эволюционной молодости и недавнем происхождении от восточных маргинальных популяций номинативного западного подвида.

DOI: 10.31857/S0016675823120068
EDN: QDIEVG

Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 12, 2023):
Mudrik, E.A., Markin, Y.M., Postelnykh, K.A. et al.Weak Population Genetic Structure of the Eurasian Crane Grus grus L.
Weak Population Genetic Structure of the Eurasian Crane Grus grus L.
DOI: 10.1134/S1022795423120062

 

 

МЕТИЛИРОВАНИЕ ПОДСЕМЕЙСТВ РЕТРОТРАНСПОЗОНА LINE-1 В ВОРСИНАХ ХОРИОНА ПРИ НЕВЫНАШИВАНИИ БЕРЕМЕННОСТИ

С.А. Васильев^1,*, В.В. Деменева¹, Е.Н. Толмачева¹, С.А. Филатова^1,2, А.С. Зуев¹, А.С. Ушакова^1,2, О.Ю. Васильева¹, И.В. Лушников², Е.А. Саженова¹, Т.В. Никитина¹, И.Н. Лебедев¹

¹ Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, 634050 Россия; е-mail: stanislav.vasilyev@medgenetics.ru
² Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, 634050 Россия

 

Невынашивание беременности потенциально связано с нарушениями эпигенетической регуляции генов, ответственных за развитие эмбриона и плаценты. Цель настоящей работы – анализ уровня метилирования различных подсемейств ретротранспозона LINE-1, составляющего около 17% всего генома, в ворсинах хориона спонтанных абортусов первого триместра беременности с различным кариотипом, включая наиболее распространенные анеуплоидии. Был проведен анализ профиля метилирования в промоторе ретротранспозона LINE-1 с помощью таргетного бисульфитного массового параллельного секвенирования в ворсинах хориона медицинских абортусов (n = 39), спонтанных абортусов с нормальным кариотипом (n = 173), трисомией 16 (n = 62) и моносомией X (n = 46), а также в лимфоцитах периферической крови здоровых добровольцев (n = 17). Уровень метилирования подсемейств ретротранспозона LINE-1 в контрольных группах лимфоцитов взрослых индивидов и в ворсинах хориона медицинских абортусов был наибольшим для эволюционно молодых подсемейств L1HS, меньшим – для более древних подсемейств L1PA2, L1PA3 и минимальным для еще более древнего подсемейства L1PA4. В группах спонтанных абортусов наблюдался повышенный уровень метилирования LINE-1, причем этот эффект был более выражен для более древних подсемейств LINE-1. Выявленные закономерности указывают на меньший контроль за более древними подсемействами ретротранспозона LINE-1 в геноме человека, которые потенциально могут использоваться в качестве регуляторных элементов для расположенных рядом генов, участвующих в эмбриональном развитии. Повышение уровня метилирования таких последовательностей может нарушать развитие плаценты и эмбриона и вносить определенный вклад в невынашивание беременности.

DOI: 10.31857/S0016675823120147
EDN: PQAIPV

Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 12, 2023):
Vasilyev, S.A., Demeneva, V.V., Tolmacheva, E.N. et al.
Methylation of the Retrotransposon LINE-1 Subfamilies in Chorionic Villi of Miscarriages.
DOI: 10.1134/S1022795423120141

 

 

ТРАНСКРИПТОМНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КЛЕТОК ПЛАЦЕНТЫ ПРИ ПРЕЭКЛАМПСИИ КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННОЙ МЕДИЦИНЫ

Е.А. Трифонова^1,*, А.А. Бабовская¹, А.А. Зарубин¹, В.Н. Сереброва¹, М.М. Гавриленко¹, М.Г. Сваровская¹, Е.В. Ижойкина², И.Г. Куценко², В.А. Степанов¹

¹ Научно-исследовательский институт медицинской генетики Томского национального исследовательского медицинского центра, Томск, 634050 Россия; e-mail: ekaterina-trifonova@medgenetics.ru
² Сибирский государственный медицинский университет, Томск, 634050 Россия

 

На сегодняшний день транскриптомика – одна из самых быстро развивающихся областей молекулярной биологии, позволяющая получить детальную информацию о функциональной активности генома как в норме, так и при патологии. В представленной работе мы использовали современные транскриптомные технологии для всесторонней характеристики полногеномного профиля экспрессии генов клеток синцитиотрофобласта (СТБ) плаценты человека при физиологической и осложненной преэклампсией (ПЭ) беременности. В результате проведенного нами анализа выявлены 26 генов, экспрессия которых статистически значимо различается в клетках СТБ женщин с ПЭ и физиологическим течением беременности. Кластер дифференциально-экспрессирующихся генов (ДЭГ) содержит не только известные гены-кандидаты, выявленные ранее во многих зарубежных полногеномных исследованиях плаценты (к примеру, LEP, INHBA и FLT1), но и новые гены (AC098613.1, AC087857.1, FCRLB, TENM4, PTP4A1P7, LINC01225 и др.), которые могут рассматриваться в качестве новых биологических маркеров ПЭ и представляют интерес для дальнейшего изучения. Результаты функциональной аннотации ДЭГ показывают, что с развитием ПЭ на уровне СТБ могут быть связаны сигнальные пути регуляции гормональной секреции, MAPK-каскада, ERK1 и ERK2 каскада, положительной регуляции клеточной адгезии и пролиферации эндотелиальных клеток. Полученные результаты анализа альтернативного сплайсинга гена FLT1 свидетельствуют о важной роли в патогенетике ПЭ данного механизма процессинга РНК за счет существенного увеличения транскрипционного разнообразия генов в клетках СТБ. Уровень экспрессии транскрипта, кодирующего белковую изоформу FLT-1 e15a, был значительно повышен у пациенток с ПЭ по сравнению с контрольной группой. Это исследование расширяет представление о задействованных в ПЭ молекулярных механизмах и может служить основой для разработки профилактических, прогностических и терапевтических стратегий в области персонифицированного акушерства.

DOI: 10.31857/S0016675823120135
EDN: QERSXD

Translated version (Russ J Genet. Volume 59, issue 12, 2023):
Trifonova, E.A., Babovskaya, A.A., Zarubin, A.A. et al.
Transcriptomic Profiling of Placental Cells in Preeclampsia as an Effective Tool for Personalized Medicine.
DOI: 10.1134/S102279542312013X

 

 

ОПИСАНИЕ ДИВЕРГЕНЦИИ СУБПОПУЛЯЦИЙ В ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ПРИ АНАЛИЗЕ ИЗОНИМИИ. III. КОЭФФИЦИЕНТ ФАМИЛЬНОГО ИНБРИДИНГА

В.П. Пасеков*

Федеральный исследовательский центр “Информатика и управление” Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: pass40@mail.ru

 

Рассматривается характерная для человека иерархическа