научный журнал по биологии Генетика ISSN: 0016-6758

ЕПРЕМЯН А.С., КАРПОВА И.Ю., ЛАВРОВ К.В., ЯНЕНКО А.С. — 2014 г.

В штамме Rhodococcus erythropolis ТА37, способном гидролизовать широкий круг амидов, идентифицирован ген новой алифатической амидазы ami с уровнем сходства с ближайшими гомологами не более 77%. Ген амидазы клонирован в составе хромосомного локуса протяженностью 3.7 тпн, содержащего также предполагаемые гены ацетил-KoА-лигазы и транспортера ABC-типа. Структура этого локуса в штамме R. erythropolis ТА37 отличается от структуры локусов других штаммов родококков. Ген амидазы экспрессирован в клетках Escherichia coli. Показано, что амидаза, образующаяся в рекомбинантном штамме, эффективно гидролизует ацетамид (алифатический амид) и не использует в качестве субстрата 4-нитроацетанилид (N-замещенный амид). Инсерционная инактивация гена амидазы в штамме R. erythropolis ТА37 приводит к значительному снижению (не менее чем в 6–7 раз) базальной амидазной активности, что свидетельствует о функциональной активности амидазы в штамме R. erythropolis ТА37.

ВОРОБЬЕВ Н.И., ЗАТОВСКАЯ Т.В., КУРЧАК О.Н., ОНИЩУК О.П., ПРОВОРОВ Н.А., СИМАРОВ Б.В., ЧИЖЕВСКАЯ Е.П., ЮРГЕЛЬ С.Н. — 2014 г.

На примере N2-фиксирующего бобово-ризобиального симбиоза показано, что возникновение и эволюция бактерий – симбионтов растений определяется: 1) формированием новых систем sym-генов, основанным на реорганизациях собственных геномов бактерий, а также на переносе генов от неродственных организмов; 2) утратой генов, которые кодируют функции автономного существования и являются антагонистами симбиотических функций (негативные регуляторы симбиоза). Поэтому конструирование высокоэффективных штаммов ризобий должно включать как повышение активности sym-генов (например, nif-, fix- и dct-генов, контролирующих синтез нитрогеназы или ее снабжение энергией), так и инактивацию выявленных нами негативных регуляторов симбиоза (eff-генов, контролирующих транспорт углеводов, продукцию полисахаридов и запасных питательных веществ, а также окислительно-восстановительные процессы).

ЛОПАТНЮК М.М., ЛУЖЕЦКИЙ А.Н., ОСТАШ Б.Е., УОКЕР С., ФЕДОРЕНКО В.А. — 2014 г.

Приведены результаты конструирования нескольких новых штаммов стрептомицетов – гетерологических хозяев moe-генов, продуцирующих нозокомицин А2 (антибиотик семейства Мm), – и определен их биосинтетический потенциал. Установлено, что мутация в гене rpoB модельного стрептомицетного штамма Streptomyces coelicolor М1152 приводит к значительному повышению уровня биосинтеза нозокомицина А2 по сравнению с родительскими штаммами М145 и М152, а комбинация двух мутаций rpoB и rpsL в геноме штамма S. coelicolor М1154 снижает его продукцию. Наши результаты свидетельствуют о ранее не исследованном эпистатическом взаимодействии мутаций, которые по отдельности оказывают позитивное влияние на биосинтез антибиотиков. Впервые показана возможность использования для гетерологической экспрессии moe-генов факультативного хемолитотрофного стрептомицета S. thermospinosisporus и продуцента хлорамфеникола S. venezuelae.

ЗАХАРОВ И.А., ШАЙКЕВИЧ Е.В. — 2014 г.

Сопоставлены филогении митохондриальной ДНК близкородственных форм комаров комплекса Culex pipiens и штаммов эндосимбиота Wolbachia pipientis. На основе полиморфизма ДНК субъединицы I гена цитохромоксидазы обнаружены шесть митохондриальных гаплотипов у комаров из географически удаленных популяций и четыре группы W. pipientis. Строгая корреляция между типом COI и типом W. pipientis доказывает стабильное совместное наследование и распространение обоих цитоплазматических компонентов в исследованных популяциях комаров и свидетельствует об отсутствии или о редкости горизонтального переноса симбионтов в комплексе Culex pipiens.

БОРИС К.В., КОЧИЕВА Е.З., КУДРЯВЦЕВ А.М. — 2014 г.

Впервые идентифицированы последовательности, кодирующие основной функциональный глюкозилтрансферазный домен генов сахарозосинтазы у 14 представителей рода Malus и родственных видов семейства Rosaceae и изучен их полиморфизм. В изученных последовательностях были обнаружены единичные нуклеотидные замены, приводящие к аминокислотным заменам в последовательности белка, и в том числе в последовательности консервативного трансмембранного мотива, характерного для всех генов сахарозосинтазы высших растений.

САВИЛОВА А.М., СПЕРАНСКАЯ А.С., ТРОФИМОВ Д.Ю., ЧУЛКИНА М.М. — 2014 г.

Предложен способ количественной оценки функциональной активности клеток, выделенных методом сортировки на проточном цитометре. Показано, что сразу после выделения и сортировки популяции клеток различались по уровню экспрессии мРНК генов цитокинов, а при культивировании гомогенных популяций без стимуляции наблюдалось увеличение экспрессии мРНК исследованных генов. С помощью разработанной системы можно детектировать количество мРНК генов цитокинов с высокой чувствительностью, от 90 клеток в образце, что позволяет проводить генетический и иммуногенетический анализ экспрессии генов для определения их функции в экспериментах in vitro.

МИРОНОВ А.С., СКЛЯРОВА С.А. — 2014 г.

Изучена регуляция экспрессии гена ypaA Bacillus subtilis, кодирующего белок-транспортер рибофлавина с участием ФМН-зависимой сенсорной РНК. С помощью трансляционных фьюзов лидерной области гена ypaA дикого типа с репортерным геном lacZ показано, что экспрессия гена ypaA in vivo снижается более чем на порядок в присутствии эндогенного ФМН. Внесение двух нуклеотидных замен, обеспечивающих стабилизацию шпильки секвестора, приводит к практически полному подавлению экспрессии репортерного гена. Методом тоупринт-анализа in vitro показано, что присутствие ФМН подавляет формирование 30S инициаторного комплекса на лидерной мРНК гена ypaA. Полученные экспериментальные данные подтверждают модель регуляции гена ypaA, согласно которой связывание ФМН с лидерной областью этого гена приводит к подавлению трансляции в результате секвестирования SD-последовательности.

ЛОГИНОВА Д.Б., СИЛКОВА О.Г. — 2014 г.

Изучена регуляция поведения хромосом в мейозе частично фертильных пшенично-ржаных амфигаплоидов ABDR (4x = 28) с использованием центромероспецифичных проб pAWRC1 и Ae. tauschii pAet6-09. Проведен сравнительный анализ паттернов локализации проб в митозе, нормальном мейозе у пшеницы Triticum aestivum L. и ржи Secale cereale L. и в мейозе амфигаплоидов. Выявлены различия в структуре центромер у монополярно и биполярно ориентированных хромосом. В первом делении мейоза гибридизационные сайты наблюдались в виде плотных точек на первичных перетяжках хромосом в диплотене и метафазе, а в митозе и втором делении мейоза сайты выглядели как натянутые бэнды с диффузной структурой, расположенные поперек центромерного района. На основании полученных данных центромерные пробы были использованы в качестве способа анализа регуляции поведения хромосом в мейозе амфигаплоидов. В мейоцитах с тремя типами поведения хромосом (редукционным, эквационно + редукционным и эквационным) плотные точечные сайты гибридизации пробы pAet6-09 были обнаружены у редукционно расходящихся унивалентов и натянутые бэнды с диффузной структурой – у эквационно расходящихся унивалентов. Следовательно, паттерны локализации pAet6-09 предполагают структурные и функциональные особенности у центромер в мейозе пшенично-ржаных амфигаплоидов, что отражает особую регуляцию поведения хромосом во время эквационного деления. Мейоциты с истинным митотическим делением были также обнаружены в пыльниках с преобладанием мейоцитов с эквационно-расходящимися хромосомами.

ЛЕБЕДЕВ И.Н., ЛЕПШИН М.В., САЖЕНОВА Е.А. — 2014 г.

Проведен анализ современных данных о множественных эпимутациях импринтированных генов, их роли в нарушении процессов внутриутробного развития и в формировании наследственных болезней. Обсуждаются механизмы генетического контроля эпигенетического статуса импринтированных локусов генома.

ЗАХАРЕНКО Л.П., ИГНАТЕНКО О.М. — 2014 г.

Обсуждаются данные, ставящие под сомнение исключительную роль мобильных генетических элементов (МГЭ) в индукции внутривидового гонадного дисгенеза (ГД) у Drosophila.

ГОРБАЧЕВ В.В., ЛАПИНСКИЙ А.Г., ПРИКОКИ О.В., СОЛОВЕНЧУК Л.Л. — 2014 г.

На основании изменчивости последовательностей генов Nd2 и Cytb митохондриальной ДНК проведено моделирование динамики эффективной численности минтая Охотского моря с применением статистики Байеса. Установлено, что средний возраст ближайшего общего предка (MRCA) составляет 44.1 ± 2 и 52.6 ± 1.3 тыс. лет для обоих маркеров соответственно. На основании полученных данных сделано предположение, что демографическая экспансия началась 10–12 тыс. лет назад, что соответствует характеру изменения уровня Мирового океана в позднем плейстоцене–раннем голоцене. Высказано предположение, что молекулярно-генетическая изменчивость минтая, накопленная до последнего оледенения, была нивелирована вследствие снижения его эффективной численности.

ЖДАНОВА О.Л., ФРИСМАН Е.Я. — 2014 г.

Разработана и исследована математическая модель динамики генетической структуры и численности популяции с двумя возрастными классами, в которой выживаемости зигот и половозрелых особей определяются одним плейотропным локусом. Даже при таких ограничениях, когда внешние проявления сложной полигенной системы сведены к монолокусному случаю, рассматриваемая модель демонстрирует широкий спектр различных эволюционных сценариев изменения динамики популяции. Показано, что увеличение репродуктивного потенциала и выживаемости сопровождается переходом от стационарной динамики численности популяции к колебаниям. Однако эволюционный рост самих этих параметров может быть немонотонным, со значительными флуктуациями; причем в случае антагонистической плейотропии рост одного из этих параметров, как правило, сопровождается закономерным уменьшением другого, что может привести даже к стабилизации численности и генетического состава возрастных классов. Показано, что действие отбора на более поздней стадии жизненного цикла сопровождается нарушением равенств Харди–Вайнберга, связывающих частоты аллелей и генотипов. Получено балансовое соотношение, позволяющее сравнивать совокупные приспособленности генотипов, и показано, что отбор идет в сторону вытеснения менее приспособленных генотипов. При этом начальные условия в отдельных случаях могут определять как генетический состав популяции, так и характер динамики ее численности.

АЛАТОРЦЕВ В.Е., ВЕСЕЛКИНА Е.Р., ПАСЮКОВА Е.Г., РОЩИНА Н.В., РЫБИНА О.Ю., СИМОНЕНКО А.В. — 2014 г.

Проведено сравнение изменчивости регуляторной области гена Lim3, играющего ключевую роль в развитии нервной системы, в двух популяциях Drosophila melanogaster (Александров, Россия и Raleigh, США), обитающих в различных экологических условиях и географических районах. Сравнение последовательностей нуклеотидов 16 и 20 аллелей из популяции Александров 2010 г. и 2011 г., соответственно, показало, что в обоих случаях уровень изменчивости нетранслируемой области гена существенно ниже уровня изменчивости 5 регуляторной области, прилегающей к старту транскрипции. По качественным и количественным показателям изменчивости заметных различий между выборками разных лет не выявлено, что указывает на стабильность существования популяции на северной границе ареала вида. Паттерн полиморфных сайтов сходен в двух популяциях, что может свидетельствовать как о нейтральности выявленной изменчивости в отношении экологических факторов, так и о важной роли замен нуклеотидов в определенных сайтах регуляторной области в контроле экспрессии гена.

МЕЩЕРСКИЙ И.Г., РОЖНОВ В.В., ЧИЧКИНА А.Н., ШПАК О.В. — 2014 г.

Представлены результаты молекулярно-генетического анализа (полные последовательности гена цитохрома b и контрольного региона мтДНК, аллельный состав 14 микросателлитных локусов) образцов ткани 65 особей находящихся под угрозой исчезновения охотоморской популяция гренландского кита (Balaena mysticetus). Полученные результаты дают основание предполагать, что состояние популяции на данный момент времени достаточно стабильно.

ПОДКОЛОДНАЯ О.А. — 2014 г.

Система циркадных часов координирует все процессы, протекающие в организме, контролируя ритмический паттерн функционирования метаболических систем. Реципрокные отношения между молекулярно-генетической системой циркадных часов и системами углеводного и липидного обмена обеспечивают тонкую настройку как процессов метаболизма, так и системы регуляции циркадного времени, позволяя организму адаптироваться к изменяющимся условиям среды. Вероятными молекулярными компонентами, определяющими такой тип взаимосвязи между этими системами, могут быть NAD-зависимые ферменты, протеинкиназы и регуляторы транскрипции. Генетические модели и эпидемиологические исследования демонстрируют связь мутаций в генах циркадных часов с риском нарушения регуляции метаболических процессов, а также с развитием ожирения и других проявлений метаболического синдрома.

ВИШНЯКОВА М.А., ДЬЯЧЕНКО Е.А., КОЧИЕВА Е.З., РЫЖОВА Н.Н. — 2014 г.

Впервые методом AFLP-маркирования изучена выборка гороха из коллекции ВИР, состоящая из 83 образцов P. sativum, в том числе представителей трех подвидов. Для исследования отобраны преимущественно местные сорта разных направлений использования, оцененные по ряду морфо-биологических признаков, с учетом максимального эколого-географического разнообразия, включающего центры происхождения вида. Было получено 382 полиморфных AFLP-фрагмента и каждый образец охарактеризован их уникальным набором. Оценено генетическое разнообразие изученного материала и показан широкий диапазон генетических различий исследованных образцов (0.07–0.27). Полученные данные не подтвердили принадлежности образцов к определенным подвидам и не отразили их эколого-географическую дифференциацию. Факторный анализ позволил идентифицировать группы образцов азиатского и европейского происхождения и промежуточный характер большей части образцов изученной выборки.

СЕМЕРИКОВ В.Л., СЕМЕРИКОВА С.А. — 2014 г.

Филогенетическое исследование пихт (Abies Mill.) проведено с использованием нуклеотидных последовательностей нескольких регионов хлоропластной ДНК общей длиной 5580 пн и включало в себя 37 таксонов, представляющих основные линии эволюции рода, а также Keteleeria davidiana. Отмечено, что согласно филогенетической реконструкции виды Abies разделились на шесть основных групп, в целом соответствующих их географическому распространению. Обнаружено, что дерево имеет три базальные клады, все они содержат американские виды и только одна – евроазиатские. Калибровки времени дивергенции, основанные на палеоботанических данных и на оценке скорости мутирования хлоропластной ДНК у Pinaceae, дали близкие результаты. Возраст диверсификации среди базальных клад современных Abies оценен как конец олигоцена–начало миоцена, возраст отделения средиземноморской ветви от азиатско-североамериканской – как миоцен, возраст диверсификации внутри “молодых” групп (средиземноморских, азиатских и “бореальных” американских пихт (A. lasiocarpa, A. balsamea, A. fraseri)) – как плиоцен–плейстоцен. На основе полученной филогенетической реконструкции предложены наиболее вероятные биогеографические сценарии. Отмечено, что существующие систематические классификации Abies находятся в серьезном противоречии с филогенетической реконструкцией и требуют ревизии.

ВАРАКИНА Н.Н., ПЯТРИКАС Д.В., РИХВАНОВ Е.Г., РУСАЛЕВА Т.М., СТЕПАНОВ А.В., ФЕДОСЕЕВА И.В., ФЕДЯЕВА А.В. — 2014 г.

Повышение содержания Hsp104 (heat shock protein) при тепловом стрессе играет ключевую роль в развитии термотолерантности в клетках дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Синтез Hsp104 S. cerevisiae повышается при тепловом стрессе и при переходе дрожжей в стационарную фазу роста. Показано, что утрата митохондриальной ДНК (мутация petite) подавляла индукцию синтеза Hsp104 при тепловом стрессе (39°С) и при переходе в стационарную фазу роста. Одновременно мутация petite подавляла повышение активности антиоксидантных ферментов в стационарной фазе, что сопровождалось снижением термотолерантности. В то же время мутация petite ингибировала продукцию активных форм кислорода и защищала клетки от гибели при действии теплового шока в логарифмической фазе роста. Полученные результаты указывают, что нарушение функционального состояния митохондрий подавляет экспрессию ядерных генов при переходе клеток дрожжей в стационарную фазу роста.

ГОНЧАРОВ Н.П., КАРПОВА Е.В., КОНОВАЛОВ А.А., НЕФЕДОВ А.А., ШУНДРИНА И.К. — 2014 г.

Функциональный F и нулевой 0 аллели гена CAD1 (Aadh1), контролирующего биосинтез ароматической алкогольдегидрогеназы, изучены в гибридных потомствах диплоидной пшеницы T. monococcum L. ? Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk. Ген CAD1 находится в хромосоме 5A и сцеплен с геном безостости awnS (La) с частотой рекомбинации около 32%. Растения с генотипами FF, F0 и 00 существенно различаются по высоте и механической прочности стебля (соломины). Пределы упругой деформации тканей соломины для растений FF значительно выше, чем у растений 00. Гетерозиготы F0 имеют промежуточные значения. Толщина клеточной стенки склеренхимы тоньше у растений генотипа 00. В химической структуре лигнина растений с функциональным аллелем CAD присутствуют звенья флороглюцинового ряда, отсутствующие в мутантных растениях. Генотипы CAD не оказывают влияния на относительное содержание целлюлозы и лигнина в стеблях диплоидной пшеницы и незначительно влияют на соотношение H : G : S звеньев в структуре лигнина, а также на некоторые компоненты экстрактивных веществ. С помощью ИК-спектроскопии обнаружены различия в распределении компонентов клеточных стенок и экстрактивных веществ на внешней и внутренней поверхности соломины. Полученные результаты обсуждаются в связи с прикладными аспектами использования растительного сырья. Образцы диплоидной пшеницы с различными генотипами CAD могут быть использованы как модельные объекты в селекционно-генетических исследованиях.

БОЙКО Н.В., КИРПИЙ А.А., ЛОМОНОСОВ А.М., МАТИШОВ Д.Г., МАХОТКИН М.А., ТАРАСОВ В.А., ТИМОШКИНА Н.Н., ШИН Е.Ф. — 2014 г.

С помощью метода множественного параллельного секвенирования идентифицированы микроРНК с наследуемыми изменениями уровня экспрессии в клетках HeLa после действия -квантов или митомицина С. Обнаружено снижение экспрессии 22 микроРНК и повышение экспрессии 15 микроРНК. Для трех микроРНК (miR-10b-5p, miR-148a-3p, miR-340-5p) выявлено повышение экспрессии при действии -квантов и уменьшение после действия митомицина С. Спектр аберрантно экспрессирующихся микроРНК при действии -квантов и митомицина С различается, за исключением трех микроРНК (mir-100-5p, miR-99b-5p, miR-501-3p), наследуемая экспрессия которых уменьшается как после -облучения, так и после обработки клеток митоцином С. В случае пяти микроРНК (miR-21-3p, miR-182-5p, miR-19b-3p, miR-30a-3p и miR-30e-3p) с увеличенной наследуемой экспрессией мишенями являются гены-супрессоры опухоли. Для девяти микроРНК (miR-99b-5p, miR-148a-3p, miR-365a-3p, miR-193a-3p, miR-100-5p, miR-99a-5p, miR-29b-3p, miR-340-5p и miR-23b-3p) с пониженной наследуемой экспрессией мишенями являются онкогены. Полученные результаты являются еще одним свидетельством того, что при оценке отдаленных генетических последствий эффектов ионизирующей радиации и химических соединений необходимо учитывать индуцированные эпигенетические изменения, связанные с функционированием микроРНК.