научный журнал по биологии Генетика ISSN: 0016-6758

ГИЛЯЗОВА И.Р., КУНСБАЕВА Г.Б., ПАВЛОВ В.Н., ХУСНУТДИНОВА Э.К. — 2015 г.

МикроРНК являются ключевыми посттранскрипционными регуляторами экспрессии генов. В представленном обзоре рассматриваются современные достижения в исследовании роли микроРНК при онкологических заболеваниях, в том числе при раке предстательной железы. Обсуждаются вопросы, посвященные номенклатуре, биогенезу, роли микроРНК как онкогенов и онкосупрессоров, их роли в диагностике, прогнозе течения и терапии РПЖ. Оценка роли микроРНК в развитии рака предстательной железы будет способствовать ранней диагностике и иметь важное значение для разработки новых подходов к терапии заболевания.

БАИРОВА Т.А., ГРЕБЕНКИНА Л.А., КОЛЕСНИКОВА Л.И., ПЕРВУШИНА О.А. — 2015 г.

Изучена распространенность генотипов и аллелей полиморфизма Q192R гена параоксоназы1 (rs622) в популяциях русских и бурят, проживающих в Восточной Сибири. Обнаружены корреляционные связи между генотипами и некоторыми параметрами липидного спектра и показателями перекисного окисления липидов. В группе русских частота генотипов составила QQ – 0.354; QR – 0.569 и RR – 0.077, аллелей Q – 0.638 и R – 0.362; в группе бурят: QQ – 0.204; QR – 0.629 и RR – 0.167, аллелей Q – 0.518 и R – 0.482. Различий в частотах аллелей и генотипов между группами русских и бурят не установлено. В группе русских у носителей генотипа QQ содержание холестерола липопротеинов очень низкой плотности (Н = 6.461; р = 0.0395) и диеновых конъюгатов (Н = 8.107; р = 0.0174) выше, чем у носителей генотипа RR. В группе бурят у носителей генотипа QQ содержание холестерола липопротеинов высокой плотности (Н = 1.548; р = 0.0461) выше, при этом концентрация малонового диальдегида (Н = 13.854; р = 0.0010) ниже в сравнении с носителями генотипа RR.

ВОРОБЬЕВ Н.И., ПРОВОРОВ Н.А., ТИХОНОВИЧ И.А. — 2015 г.

Объединение концепций симбиогенеза и синтетической теории эволюции – магистральное направление развития эволюционной биологии. Оно основано на изучении кооперативных адаптаций, которые закрепляются под действием специфичных для симбиоза форм отбора, способствующего формированию надвидовых систем наследственности – метагеномов, симбиогеномов и хологеномов. Генетическая интеграция неродственных организмов (симбиогенез) определяется наследованием микросимбионтов хозяевами, приводящим к усложнению отношений мутуализма по схеме: плейотропный симбиоз взаимная эксплуатация партнеров межвидовой альтруизм. Результатом этой эволюции может стать утрата микросимбионтами генетической индивидуальности, что выражается в глубокой редукции их геномов, значительная часть которых передается хозяевам, приводя к преобразованию симбиосистем в новые организмы.

КРЫСАНОВ Е.Ю., САФРОНОВА Л.Д. — 2015 г.

Исследован кариотип самцов двух видов рыб рода Nothobranchius, с наименьшими для этого рода диплоидными числами: Nothobranchius rachovi (2N = 16) и Nothobranchius krysanov (2N = 18). Впервые получены и исследованы тотальные препараты распластанных синаптонемных комплексов (СК) этих видов. При окрашивании СК азотнокислым серебром и при иммуноокрашивании СК кроличьими антителами к белку SCP3 в ядрах сперматоцитов I порядка N. krysanovi и N. rachovi обнаружены 8 и 9 гомоморфных СК соответственно. Половые хромосомы не идентифицированы.

ЛИТВИНОВ С.С., ХУСНУТДИНОВА Э.К. — 2015 г.

В настоящей работе проведен краткий обзор современного состояния этногеномики. Описаны основные крупные достижения в этой области, проведен небольшой исторический обзор и кратко рассмотрены методы и подходы, использующиеся в настоящий момент при изучении Y-хромосомы, митохондриальной ДНК и полногеномном анализе аутосомных SNPs.

ДЕБАБОВ В.Г. — 2015 г.

Штаммы-продуценты микроорганизмов являются основой промышленной биотехнологии. Их свойства определяют экономические параметры производства. Для конструирования штаммов микроорганизмов используются методы рационального дизайна (метаболическая инженерия) и комбинаторные методы мутагенеза и отбора (лабораторная эволюция, адаптивная эволюция, белковый и геномный шафлинг). Часто используется комбинация этих методов. Современные штаммы обычно не содержат плазмид и маркеров лекарственной устойчивости. Все изменения вносятся в хромосому методами гомологичной и сайт-специфической рекомбинации. Сумму таких подходов называют рекомбиниринг. Экспрессия генов осуществляется на оптимальном уровне под контролем промоторов определенной силы, часто регулируемых. Знание полной геномной последовательности – почти обязательное условие использования приемов метаболической инженерии. Биоинформатика оказывает существенную помощь в выборе ферментов, поиске нужных генов и метаболических реакций. Измерение метаболических потоков оказывает большую помощь при конструировании штаммов. Современный уровень науки позволяет конструировать в штаммах метаболические пути de novo для производства химикатов и биотоплива. В перспективе сырьем для микробиологической промышленности может стать углекислый газ, поэтому исследование фиксации СО2 ацетогенами и электрогенами – перспективное направление исследований.

ДУБИНА Е.В., ЕСАУЛОВА Л.В., КОРКИНА Н.Н., МАКСИМЕНКО Е.П., МУХИНА Ж.М., НИКИТИНА И.Б., ХАРИТОНОВ Е.М., ХАРЧЕНКО Е.С., ШИЛОВСКИЙ В.Н. — 2015 г.

На основе современных технологий молекулярного ДНК-маркирования проведено введение и пирамидирование генов резистентности к пирикуляриозу (Pi-ta, Pi-b, Pi-1, Pi-2, Pi-33) в отечественные сорта риса для придания им длительной устойчивости к заболеванию. Использованы SSR-маркеры, тесно сцепленные с указанными генами, а также внутригенные маркеры генов Pi-ta, Pi-b. Разработана система мультиплексной ПЦР для идентификации в гибридном потомстве одновременно двух генов устойчивости к патогену – Pi-1 + Pi-2, Pi-ta + Pi-b, Pi-ta + Pi-33.

АРТЕМОВ Г.Н., ВАСИЛЬЕВА О.Ю., СТЕГНИЙ В.Н. — 2015 г.

Политенные хромосомы трофоцитов яичников малярийных комаров образуют мощные контакты с ядерной оболочкой. Наличие контактов, их положение на хромосомах трофоцитов и морфологические особенности являются видоспецифиными признаками у малярийных комаров. Определить природу этих межвидовых различий в ядерной архитектуре важно как для понимания функции ядра, так и для оценки значения пространственной организации хромосом в эволюции. С помощью дот-блот-гибридизации сравнивали последовательности ДНК библиотеки клонов района прикрепления Х-хромосомы к ядерной оболочке трофоцитов яичников Anopheles messeae с ДНК-пробами: 1) района прикрепления X-хромосомы An. atroparvus, 2) района прикрепления 3R-хромосомы An. messeae и 3) прицентромерного района хромосомы 2 An. messeae, не имеющего выраженных контактов с ядерной оболочкой. Было показано, что районы прикрепления хромосом имеют значительно больше общих последовательностей ДНК по сравнению с прицентромерным районом хромосомы 2. При этом последовательности, общие для районов прикрепления, в большинстве своем потенциально способны участвовать в образовании петлевых доменов хроматина и взаимодействовать с некоторыми каркасными структурами ядра по данным анализа в программе ChrClass. Полученные результаты свидетельствуют в пользу важной роли ДНК в формировании мощных контактов хромосом с ядерной оболочкой трофоцитов у малярийных комаров.

АЛФИМОВ М.В., ВАСИЛЬЕВА И.М., ГРОМОВ С.П., ЗАСУХИНА Г.Д., МИХАЙЛОВ В.Ф., РАЕВА Н.Ф., РОГОЖИН Е.А., СТАРЦЕВ М.И., ШИШКИНА А.А., ШУЛЕНИНА Л.В. — 2015 г.

Изучали влияние растительных пептидов тионина Ns-W2, выделенного из семян чернушки посевной (Nigella sativa), -пуротионина из проростков пшеницы (Triticum kiharae), а также синтетического антимутагена (краун-соединения) на экспрессию ряда генов, принимающих участие в контроле клеточного гомеостаза, процессов онкогенеза и радиационном ответе в клетках рабдомиосаркомы человека (RD-клетки), Т-лимфобластоидной линии клеток Jukart и клетках крови. Все эти агенты действовали как антимутагены-антиканцерогены, снижая в опухолевых клетках экспрессию генов, участвующих в канцерогенезе (гены семейств ММP, TIMP, IAP, гены G-белков). Выраженное снижение уровня мРНК вызывал тионин Ns-W2 и наименьшее влияние демонстрировал -пуротионин. Антимутагены оказывали слабое воздействие на уровень мРНК ряда исследованных генов в нормальных клетках крови. Тионин Ns-W2 в опухолевых клетках приводил к снижению содержания онкогенной зрелой miR-21, но не влиял на уровень мРНК гена р53 и зрелой miR-34, регулируемой активностью онкосупрессора р53. Установлено, что тионин Ns-W2 обладает цитотоксическим действием, индуцируя гибель клеток RD и лимфомы. Воздействие на эти клетки ионизирующей радиации усиливало ингибирующий эффект тионина на экспрессию генов, участвующих в онкогенезе. Эти данные указывают на то, что тионин можно расценивать как перспективный антиканцероген.

ДЕНИСОВА Г.А., ДЕРЕНКО М.В., ЛИТВИНОВ А.Н., МАЛЯРЧУК Б.А. — 2015 г.

Филогенетический анализ различных участков митохондриального генома соболя показал наличие нескольких топологий филогенетических деревьев, однако наиболее достоверной в статистическом отношении является топология A-BC, полученная в результате анализа как митохондриального генома в целом, так и отдельно генов CO1, ND4 и ND5. Анализ межгрупповой дивергенции гаплотипов мтДНК (Dху) свидетельствует о том, что лишь для шести генов, показавших топологию A-BC (12S рРНК, CO1, CO2, ND4, ND5 и CYTB), максимальным значениям Dху между группами A и BC соответствовали минимальные различия между группами B и C. Предполагается, что топологические конфликты, наблюдаемые при анализе отдельных участков мтДНК соболя, связаны с неравномерностью распределения мутаций как вдоль митохондриального генома, так и по митохондриальному дереву. Это может быть обусловлено как случайными причинами, так и неравномерным действием отбора.

АРТЕМЬЕВА С.Б., ДАДАЛИ Е.Л., ЗАБНЕНКОВА В.В., ПОЛЯКОВ А.В., РУДЕНСКАЯ Г.Е., ШАРКОВА И.В. — 2015 г.

Проксимальная спинальная мышечная атрофия (СМА) I–IV типа – одно из наиболее распространенных аутосомно-рецессивных заболеваний, характеризующееся в большинстве случаев тяжелым инвалидизирующим течением. К возникновению проксимальной СМА приводят мутации в теломерной копии гена SMN – SMN1. Основным типом мутаций в этом гене являются делеции экзонов 7 и/или 8, которые в гомозиготном состоянии выявляются у 95% больных. В 5% случаев проксимальной СМА делеции указанных экзонов SMN1 обнаруживаются в компаунд-гетерозиготном состоянии в сочетании с внутригенными точковыми мутациями. В настоящей работе проведен анализ точковых мутаций у восьми пациентов с фенотипом проксимальной СМА I–III типа, имеющих делецию 7–8-го экзонов гена SMN1 в гетерозиготном состоянии. Выявлено семь различных мутаций, две из которых – c.824G>C (p.Gly275Ala) и c.835-2A>T описаны нами впервые. Кроме того, мутация c.824G>C (p.Gly275Ala) встретилась в анализируемой выборке дважды. В семи случаях гетерозиготным носителем точковых мутаций был один из родителей больных детей (в шести случаях – отец, в одном случае – мать). Лишь в одном случае мутация c.43C>T (p.Gln15X) возникла de novo в половой клетке отца ребенка.

КОЧЕТОВ А.В., МАЛИНОВСКИЙ В.И., РОМАНОВА А.В., САВЕЛЬЕВА А.В., САПОЦКИЙ М.В., ТРИФОНОВА Е.А., ФИЛИПЕНКО Е.А., ШУМНЫЙ В.К. — 2015 г.

Экстраклеточная нуклеаза бактерии Serratia marcescens – исключительно активный фермент, неспецифично гидролизующий как РНК, так и ДНК. Противовирусная активность фермента была продемонстрирована для животных и для растений при экзогенном использовании. Нами были получены трансгенные растения табака Nicotiana tabacum, экспрессирующие химерный, мутантный и внутриклеточный мутантный гены нуклеазы S. marcescens. Полученные растения продемонстрировали более высокий уровень устойчивости к вирусу табачной мозаики, чем нетрансгенные контрольные растения, что проявлялось в существенной задержке появления мозаичных симптомов инфекции и снижении накопления вирусного антигена для всех линий трансгенных растений. Результаты позволяют предположить, что не только увеличение нуклеазной, но и РНК/ДНК связывающей активности может повышать устойчивость растений к фитопатогенным вирусам.

ДОДУЕВА И.Е., ЛЕБЕДЕВА М.А., ЛУТОВА Л.А., ТВОРОГОВА В.Е. — 2015 г.

Транскрипционные факторы играют основную роль в контроле разнообразных программ развития растений, координируя функционирование любой генетической сети. К числу важнейших групп транскрипционных факторов растений относят гомеодомен-содержащие, в частности транскрипционные факторы семейств KNOX и WOX, функции которых связаны с регуляцией активности меристем, развития органов надземной и подземной частей растений, а также с контролем эмбриогенеза. В обзоре рассматривается роль транскрипционных факторов KNOX и WOX в различных программах развития, а также в эволюционном усложнении плана тела у наземных растений.

ГРУНТЕНКО Н.Е., КАРПОВА Е.К., РАУШЕНБАХ И.Ю. — 2015 г.

Транскрипционный фактор dFOXO является компонентом сигнального пути инсулина/инсулиноподобных факторов роста дрозофилы. Ювенильный гормон негативно регулирует экспрессию гена dFOXO. В настоящей работе исследовано влияние гипоморфной мутации dFOXO на метаболизм ювенильного гормона в нормальных и стрессирующих условиях и устойчивость самок D. melanogaster к тепловому стрессу. Показано, что мутация dFOXO вызывает у самок D. melanogaster: 1) повышение уровня деградации ювенильного гормона и интенсивности ответа системы метаболизма ювенильного гормона на тепловой стресс и 2) снижение устойчивости к тепловому стрессу. Эти параметры являются индикаторами уровня синтеза ювенильного гормона и свидетельствуют о его снижении у самок со сниженной экспрессией dFOXO. Таким образом, впервые установлено наличие обратной связи в регуляции экспрессии гена dFOXO ювенильным гормоном.

МИХАЙЛОВ М.Э. — 2015 г.

Для аддитивно-доминантной модели решалась задача расчета генетических оценок при ожидаемом среднем сцеплении, соответствующем случайному расположению генов в хромосомах. Модифицированы оценки Комстока–Робинсона для суммы квадратов доминантных эффектов, суммы квадратов аддитивных эффектов и средней степени доминирования. Модифицирована также оценка Райта для числа локусов, контролирующих изменчивость по количественному признаку, и расширена область ее применения. Для указанных величин выведены формулы, которые должны в среднем элиминировать влияние сцепления. Несмещенные оценки применены к анализу биометрических данных по кукурузе. Результат показал, что более вероятной причиной гетерозиса у кукурузы является доминирование, а не сверхдоминирование, и что основную часть гетерозисного эффекта обеспечивают несколько десятков генов.

ДЕНИСОВА Г.А., ДЕРЕНКО М.В., МАЛЯРЧУК Б.А. — 2015 г.

Основываясь на данных об изменчивости нуклеотидных последовательностей трех генов ядерного генома (BDNF, POMC и RAG1), исследованы филогенетические взаимоотношения у углозубов рода Salamandrella – сибирского углозуба (S. keyserlingii) и углозуба Шренка (S. schrenckii). У представителей обоих видов выявлен высокий уровень гетерозиготности, обусловленный внутривидовым полиморфизмом. Фиксированные межвидовые различия выявлены только в одной нуклеотидной позиции гена RAG1, и, соответственно, уровень межвидовой дивергенции по трем генам составил всего 0.04%. Результаты исследования полиморфизма гена RAG1 на всем ареале S. keyserlingii показали, что к северу от Приамурья (на западе и северо-востоке Сибири) максимальное распространение получил лишь один вариант гена, кодирующий измененную форму рекомбиназы RAG1. Возможно, что изменения гена RAG1 у сибирского углозуба имеют адаптивную природу. Вместе с тем на территории Еврейской автономной области, где проходит одна из границ ареалов двух видов углозубов, нами выявлены случаи межвидовой гибридизации.

ШНЫРЕВА А.А., ШНЫРЕВА А.В. — 2015 г.

Представлены результаты филогенетического анализа десяти видов рода Pleurotus. Филогенетическое дерево было построено на основе отсеквенированных ITS1-5.8S-ITS2 последовательностей кластера генов рДНК для 31 штамма вешенок из разных источников происхождения и 10 референсных последовательностей из ГенБанка. Показано монофилетическое происхождение видов рода Pleurotus. Оценены эволюционные дистанции между видами. Традиционный генетический анализ половой совместимости на основе мон-мон скрещиваний показал отсутствие репродуктивных барьеров внутри видового комплекса P. cornucopiae – P. euosmus. Несмотря на четко выраженную подразделенность между коммерческими сортами и природными изолятами P. ostreatus на филограмме, репродуктивная изоляция (половая несовместимость) отсутствует между данными группами. Был выявлен общий аллель matB локуса половой совместимости у производственных сортов Sommer и L/4, свидетельствующий об общем происхождении штаммов.

БРЫКОВ ВЛ. А., ОЛЕЙНИК А.Г., СКУРИХИНА Л.А. — 2015 г.

Гольцы рода Salvelinus (включая Salvethymus) являются монофилетической группой лососевых рыб, дивергировавшей от общего предка, без разделения на подродовые таксоны. В филогенезе рода прошло четыре цикла дивергенции митохондриального генома. Первый, относящийся к позднему миоцену, границе между миоценом и плиоценом (6–4 млн лет назад), связан с последовательной дивергенцией базальных ветвей S. fontinalis, S. namaycush, S. levanidovi и S. leucomaenis. На период 3–2 млн лет назад попадают два дивергентных события: обособление предковой линии западной тихоокеанской группы S. m. krascheninnikovi, и последующее разделение общего предка рода на два митохондриальных филума. Следующий цикл относится к временному отрезку около 1 млн лет назад и включает дивергенцию обоих филумов. В одном филуме сравнительно быстро произошли обособление арктической и восточной тихоокеанской филогрупп и дивергенция общего предка последней на линии S. confluentus и S. m. lordi. Второй филум в это же время дивергировал на филогенетические группы S. m. malma и S. alpinus. На последнем этапе, в среднем–позднем плейстоцене, происходила дифференциация таксонов внутри филогенетических групп.

БЭНГС M.P., ДУГЛАС M.Р., ДУГЛАС M.Э., КАСЬЯНОВ А.Н., НОВИЦКИЙ Р.А., СЛЫНЬКО Е.Е., СЛЫНЬКО Ю.В., ХРИСТЕНКО Д.С. — 2015 г.

Исследовали происхождение, генетическое и морфологическое разнообразие активно расширяющего свой ареал в водоемах Северного Причерноморья североамериканского вселенца – солнечного окуня. На основании анализа изменчивости нуклеотидной последовательности локуса cytb мтДНК установлено, что все популяции Северного Причерноморья (бассейны рек Днепр, Днестр и Дунай) представлены одним гаплотипом. Внутривидовая изменчивость отсутствует. Филогеографический анализ позволил установить, что наиболее родственный гаплотип имеется в популяции солнечного окуня Новогерманского озера бассейна р. Потомак (штат Мэриленд, США), что позволяет рассматривать ее в качестве материнской для исследуемых популяций. Морфологическая изменчивость по совокупности счетных признаков была высоко однородна. По пластическим же признакам, как тела, так и черепа, обнаружена достоверная дифференциация выборки из популяции Днепровского водохранилища от популяций Дуная и Днестра. Анализ траекторий развития показал, что в Днепре обитает “пелагическая” морфо-экологическая форма солнечного окуня, а в Днестре и Дунае – “литоральная”. Выдвинуто предположение, что успех расселения данного североамериканского вида в Северном Причерноморье не зависит от происхождения и уровня генетического разнообразия, а вероятнее всего обеспечен реализацией имеющейся у него дискретной морфо-экологической изменчивости.

ГВОЗДЕВ B.A., КЛЕНОВ М.С., СТОЛЯРЕНКО А.Д. — 2015 г.

Короткие (25–35 нуклеотидов) регуляторные piРНК, вместе с РНК-связывающими белками семейства Piwi, составляют эволюционно консервативную систему, функционирующую главным образом в гонадах эукариот. Систему можно рассматривать как вариант механизма РНК-интерференции, в основе которого лежит узнавание мишени – РНК в результате комплементарных взаимодействий с piРНК. Варианты этой регуляторной системы функционируют как в клетках зародышевого пути, включая стволовые клетки, так и в окружающих соматических клетках ниши, обеспечивающих поддержание стволовых герминальных клеток и их дифференцировку. Одна из важных, но не единственная функция этой системы состоит в репрессии транспозонов, что гарантирует стабильность генома в клетках зародышевого пути. В настоящем обзоре сделан акцент на работы авторов обзора на фоне выдающихся мировых достижений в быстро развивающейся области исследований – “биологии piРНК” и функций белка Piwi.