Технология мРНК-вакцин начала активно развиваться в начале XXI в. и получила хороший стимул за счет расширения знаний о функционировании иммунной системы человека и успехов в синтезе вариантов молекул-доставщиков. Иммунизация с помощью мРНК-вакцин является более эффективной, чем иммунизация с помощью ДНК, благодаря более быстрой разработке, гибкости технологии и отсутствию интеграции в геном. В наши дни искусственные мРНК используют в различных биотехнологических и медицинских целях, включая разработку противовирусных и противораковых мРНК-вакцин. Для их эффективной экспрессии необходимо правильно подобрать структурные элементы мРНК. Помимо добавления в структуру мРНК 5’-кэпа, достаточного уровня полиаденилирования и оптимизации последовательности кодонов, 5’- и 3’-нетранслируемые области (НТО) играют важную роль в трансляционной эффективности терапевтических мРНК. В настоящем исследовании для получения искусственных мРНК были сконструированы плазмидные конструкции, содержащие в своем составе новую комбинацию нетранслируемых областей – 5’-UTR-4 и 3’-UTR AES-mtRNR1. Для новой комбинации НТО, впервые описанной в данной работе, было показано значительное увеличение уровня трансляции кодон-оптимизированных последовательностей репортерных мРНК, кодирующих GFP (зеленый флюоресцентный белок) и FLuc (люцифераза светлячка), содержащих в своем составе псевдоуридин и поли(А)-последовательность. В ходе работы были сформированы комплексы вышеупомянутых репортерных мРНК с липосомами, состоящими из катионного липида 2Х3 (1,26-бис(холест- 5-ен-3β-илоксикарбониламино)-7,11,16,20-тетраазогексакозан тетрагидрохлорид) и липида-хелпера DOPE (1,2-диолеил-sn-глицеро-3-фосфоэтаноламин). Для экспериментов in vivo в состав липосомальной композиции добавляли 2 % 1,2-дистеароил-sn-глицеро-3-фосфоэтаноламин-N-[амино(полиэтиленгликоль)-2000] (DSPE-PEG₂₀₀₀). Новая комбинация НТО продемонстрировала более высокую эффективность трансляции мРНК в сравнении с β-глобиновыми НТО как in vitro, так и in vivo. При внутримышечном введении мРНК предложенная комбинация НТО обеспечивает длительную экспрессию более четырех суток. Результаты исследования показали высокую эффективность новой комбинации НТО для повышения уровня трансляции искусственных мРНК, что может быть использовано для снижения терапевтической дозы мРНК в составе вакцин. 

Транскрипционные факторы относятся к одной из главных групп белков, подавление активности которых приводит к остановке роста опухолей. В различных типах рака экспрессируется определенный набор транскрипционных факторов, которые создают и поддерживают специфические паттерны экспрессии генов. В клетках рака простаты ключевым транскрипционным регулятором является белок HOXB13 (Homeobox B13). Известно, что HOXB13 – важный регулятор эмбрионального развития и терминальной клеточной дифференцировки. Он регулирует транскрипцию многих генов в нормальных и трансформированных клетках простаты, а также способен действовать как пионерный фактор, который открывает хроматин в регуляторных областях генов. Однако данных о белковых партнерах и функциях HOXB13 в клетках рака простаты очень мало. В настоящей работе мы провели поиск белковых партнеров HOXB13 методом иммуноаффинной очистки с последующим высокопроизводительным масс-спектрометрическим анализом (IP/LC-MS), используя в качестве модели клеточную линию рака простаты PC-3. Было обнаружено, что основными партнерами HOXB13 являются транскрипционные факторы с разными типами ДНК-связывающих доменов, в том числе белки TBX3, TBX2, ZFHX4, ZFHX3, RUNX1, NFAT5. С помощью ресурса DepMap мы показали, что один из установленных партнеров, белок TBX3, как и HOXB13, критически важен для роста и пролиферации клеточных линий рака простаты in vitro. Анализ отдельных клеточных линий рака простаты выявил, что нокаут обоих генов, HOXB13 и TBX3, приводит к гибели одних и тех же линий: VCaP, LNCaP (clone FGC), PC-3 и 22Rv1. Таким образом, HOXB13 и TBX3 могут совместно рассматриваться как потенциальные мишени для создания специфических ингибиторов, подавляющих рост клеток рака простаты.

На протяжении многих лет оценка внутривидовой изменчивости пшеницы не теряет своей актуальности. Хотя большинство современных сортов пшеницы относят к чистолинейным, гетерогенность сортовых популяций выступает одним из механизмов поддержания популяционного гомеостаза. Возможно, высокая эволюционная стабильность конститутивного гетерохроматина и его устойчивое распределение на хромосомах позволят эффективно использовать кариологический анализ не только для исследования генезиса и таксономии рода Triticum L., но и для изучения внутривидового разнообразия пшеницы. В этой связи проведена классификация 87 российских сортов мягкой пшеницы различного селекционного статуса (староместные и современные сорта) и типа развития (яровые и озимые) на основании оценки кариограмм, выполненной с использованием двух подходов. Первый подход основан на качественной оценке кариограмм по распределению гетерохроматиновых С-блоков на хромосомах. Мы также предположили, что количественная оценка кариограмм по размеру индивидуальных С-блоков (второй подход) сделает классификацию сортов более адекватной. Исследовались вариабельность, информативность и разрешающая способность диагностических признаков, тенденции в группировании сортов, а также их ассоциации с селекционным статусом и типом развития. Результаты выявили высокий потенциал С-окраски в дискриминации современных сортов мягкой пшеницы по типу развития и обособлении их озимых форм от местных культур. Гомогенность современных сортов по тестируемым кариологическим признакам была выше, чем староместных, а озимых – чем яровых. Полученная классификация отражает сохранение высокой общности в кариограммах современных яровых культур и сортовых популяций местного возделывания, а также слабую различимость кариограмм староместных сортов, контрастных по типу развития. Сравнительный анализ классификаций 20 выборочных сортов по данным С-окрашивания и ОНП-генотипирования (3126 полиморфных маркеров) предполагает, что изучение кариотипической изменчивости помогает составить более верное представление о дифференциации сортовых совокупностей пшеницы по селекционному статусу, чем при использовании ОНП-маркеров, детектирующих генную изменчивость, особенно при ограниченном количестве диагностических признаков.

Продолжительность вегетационного периода оказывает значительное влияние на формирование урожая и является одной из важных характеристик сортов яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.). К основным межфазным периодам, влияющим на продолжительность вегетации, относятся время от всходов до колошения и от колошения до созревания. Для выявления генов и локусов, ассоциированных с этими признаками в условиях длинного дня, характерного для Западной Сибири, и оценки их влияния на структуру урожая мы провели картирование QTL с последующей оценкой признаков урожайности у линий, несущих различные аллели генов, определяющих скорость развития. В качестве картирующей популяции мы использовали растения F2, полученные от скрещивания контрастных по скорости развития сортов Обская 2 и Тулун 15. QTL анализ выявил новый локус на длинном плече хромосомы 7B, ассоциированный со временем созревания, и два локуса на хромосоме 2D и коротком плече хромосомы 7B, ассоциированных со временем колошения. Анализ генов, входящих в состав локусов, позволил выявить гены-кандидаты для признака «всходы–созревание», паттерны экспрессии которых соответствовали генам известного регулятора скорости созревания NAM-1. Локализация локусов для признака «всходы–колошение» позволила предположить, что они соответствуют известным генам Ppd-D1 и Vrn-B3. Анализ потомства линий с сочетанием аллелей Ppd-D1a и Vrn-B3a показал, что Ppd-D1a оказывает больший эффект на время колошения, чем Vrn-B3a, а сочетание этих двух аллелей приводит к наиболее раннему колошению, в среднем на пять дней раньше линий с аллелями Ppd-D1b и vrn-B3. Оценка признаков структуры урожая (количество и масса зерен с главного колоса и с растения, масса 1000 зерен) показала, что ген Ppd-D1 ассоциирован со всеми признаками на высоком уровне значимости, при этом в большинстве случаев аллель Ppd-D1a негативно влиял на урожайность. Ген Vrn-B3 влиял на признаки урожайности в меньшей степени по сравнению с Ppd-D1.

Одним из источников устойчивости к возбудителям листовой и стеблевой ржавчин для мягкой пшеницы является австралийский сорт ярового тритикале Satu, несущий высокоэффективные сцепленные гены SrSatu/LrSatu, локализованные в хромосоме 3R. Однако они мало используются в практической селекции Triticum aestivum L. из-за недостаточной изученности влияния этих генов на продуктивность и качество зерна. В настоящей работе представлены результаты сравнительного исследования агрономической ценности почти изогенных линий-сибсов яровой мягкой пшеницы Л16 и Л17, полученных с участием сорта Satu и различающихся наличием (Л16) или отсутствием (Л17 (3D3D)) замещения 3R/3D. Хромосомное замещение 3R(3D) у Л16 выявлено при цитогенетическом анализе, сочетающем GISH c меченой геномной ДНК Secale cereale и FISH с зондами pSc119.2, pAs1. Линия Л16 высокоустойчива к Puccinia triticina и P. graminis, включая линейку расы Ug99. ПЦР-анализом с ДНК-маркерами генов Sr установлена неидентичность гена устойчивости у Л16 генам Sr: Sr2, Sr24, Sr25, Sr28, Sr31, Sr32, Sr36, Sr38, Sr39, Sr47 и Sr57. Урожайность зерна у Л16 в оба года исследований была ниже, чем у Л17 и сорта-стандарта Саратовская 76. По массе 1000 зерен Л16 уступила как Л17, так и Саратовской 76. Анализ элементов продуктивности главного колоса показал, что замещение 3R(3D) у Л16 значимо уменьшило длину колоса, повысив его плотность, и практически не повлияло на количество колосков и зерен в колосе и массу зерна с колоса. По содержанию белка в зерне линия Л16 значимо не отличалась ни от своего сибса Л17, ни от сорта Саратовская 76. Схожим образом не обнаружились значимые различия по содержанию клейковины. Однако клейковина у Л16 была более слабой по сравнению как с Л17, так и с сортом Саратовская 76. По комплексному показателю SDS-седиментации Л16 уступила Л17, но незначимо различалась с сортом-стандартом. По показателям альвеографа у Л16 более низкие упругость теста и сила муки, но по сравнению с сортом-стандартом понижение силы муки незначимое. По объему хлеба Л16 с 3D(3R) имела большее значение, чем Саратовская 76, но незначимо отличалась от своего сибса Л17 с 3D3D. По пористости все три образца не отличались друг от друга. В целом по комплексу хозяйственно ценных признаков линия яровой мягкой пшеницы Л16 (3R(3D)) требует дальнейшей работы по улучшению ее селекционной ценности.

Минеральный состав зерна пшеницы играет ключевую роль в определении его питательной ценности. В данной работе проведена оценка коллекции из 133 сортов и селекционных линий яровой твердой пшеницы отечественного и иностранного происхождения по содержанию в зерне макроэлементов (Ca, Mg, K), микроэлементов (Cu, Mn, Zn, Fe, Na) и токсичных металлов (Pb, Cd, Cr) при выращивании в экологических условиях Самарской и Новосибирской областей. Результаты показали широкий размах варьирования концентрации всех элементов в зависимости от генотипических различий между образцами и региона выращивания. Значительное превышение концентрации Ca и Mg в 3.1 и 1.5 раза соответственно отмечено у сортообразцов, выращенных в Самарской области. Культивирование образцов в условиях Новосибирской области сопровождалось превышением содержания Zn, Pb и Cr в зерне более чем в два раза. Статистический анализ содержания минеральных элементов у образцов различного происхождения свидетельствует о том, что российские селекционные линии достоверно превышают отечественные сорта по содержанию Mg, но при этом уступают по концентрации К, Cu и Mn. Сортообразцы иностранной селекции отличались от российских сортов и линий повышенным содержанием K и тяжелых металлов Cd и Cr. Анализ корреляций, проведенный на основании средних значений показателей по двум регионам, указывает на наличие высокодостоверных (p < 0.001) положительных взаимосвязей между содержанием микроэлементов Fe/Mn (r² = 0.69), Fe/Zn (r² = 0.49) и Zn/Mn (r² = 0.46), что предполагает возможность проведения отбора генотипов по нескольким элементам одновременно. Многомерный статистический анализ разделил образцы на две группы, одна из которых включала российские сорта и селекционные линии, а также часть иностранных образцов. Отдельный кластер состоял из семи российских селекционных линий, расположенных дистантно от остальных образцов, что предполагает их различия на генетическом уровне. Сравнение этих линий по минеральному составу показало, что линии в среднем характеризуются более высокими концентрациями Mg, K, Zn и Fe. Данные по содержанию микро- и макроэлементов в изученных сортообразцах яровой твердой пшеницы могут быть использованы для генетических исследований и практической селекции для улучшения существующих сортов по минеральному составу

Малый суслик Spermophilus pygmaeus (Pallas, 1778) – политипический вид, представляющий существенный интерес для изучения таксономического разнообразия, генетической структуры, потока генов и генетического разнообразия. Несмотря на длительную историю изучения, систематика представителей рода Spermophilus на Северном Кавказе остается слабо разработанной. Неразрешенным вопросом остаются и филогенетические отношения между «горными» и «равнинными» сусликами Северного Кавказа. Не менее важным аспектом работы является оценка генетического разнообразия малого суслика, поскольку вид считается неотъемлемым компонентом степных и пустынных экосистем, обеспечивая их важнейшие биоценотические функции. На основании анализа фрагмента гена cyt b мтДНК длиной 840 п. н. получены новые данные по генетической изменчивости Spermophilus рygmaeus восточной оконечности Западного Кавказа. В отличие от ранее проведенных работ, показавших обитание в горах Кавказа так называемого горного суслика, в настоящей работе на исследованных территориях на высоте 1400–1700 м над ур. моря выявлены две гаплогруппы S. pygmaeus, одна из которых близка к равнинным (восточно-кавказским), а вторая – к горным (центрально-кавказским) группировкам малого суслика. Генетическая дистанция между двумя гаплогруппами составила 1.54 %. Разный эволюционный возраст трех выявленных группировок S. pygmaeus на Северном Кавказе (A1, A2 и B), скорее всего, связан с многоэтапным заселением исследуемой территории малым сусликом. Данные молекулярного датирования позволяют предположить, что западная гаплогруппа проникла сплошной полосой на Центральный, Восточный Кавказ и восточную оконечность Западного Кавказа через Ставропольскую возвышенность и Прикаспийскую низменность менее 400 тыс. лет назад. В процессе первой волны расселения суслика с Русской равнины вид закрепился в восточной оконечности Западного Кавказа в районе с. Хасаут, а на Восточном Кавказе – на севере Ногайской степи (Сухокумск) и в южных окраинах Прикаспийской низменности (долина Кар-Кар 1). Более молодой возраст гаплогруппы A2 (менее 300 тыс. лет), также происходящей с Восточного Кавказа (Хумтоп, Зеленоморск, Львовский 13, Кар-Кар 2), вероятнее всего, обусловлен повторным заселением сусликом Прикаспийской низменности, регулярно затапливаемой водами Каспия в историческое время. Отсутствие сплошного пояса лесов на Центральном Кавказе, в частности в Кабардино-Балкарии, позволило позже, менее 200 тыс. лет назад, проникнуть S. pygmaeus в горы по трем ущельям: Черекскому, Баксанскому и Малкинскому. Более вероятно, что в субальпику Западного Кавказа (Хурзука и Учкулана) вид проник уже с Центрального Кавказа, о чем свидетельствует один и тот же эволюционный возраст животных Западного (Учкулан, Хурзук) и Центрального Кавказа. Касательно таксономического статуса кавказского горного суслика считаем преждевременным делать какие-либо выводы, так как не все территории Кавказа были охвачены исследованиями.

Показано, что способность трегалозы улучшать метаболические показатели у животных с экспериментальным ожирением зависит от модели ожирения. У мышей линии db/db она снижает вес тела, уровни инсулина, глюкозы и холестерина в крови. У мышей с ожирением, вызванным потреблением высокожировой диеты, она не влияет на вес тела, но снижает уровень инсулина в крови, компенсаторно усиливая экспрессию генов инсулиновой сигнализации. Нами предпринято исследование действия трегалозы на вес и метаболические показатели у мышей линии C57BL/6 с избыточным весом, вызванным диетой с повышенным содержанием жиров и углеводов – «диетой кафетерия». Диета кафетерия включала свободный доступ на протяжении 18 недель к воде, стандартному корму, жирной пище (салу) и углеводам (сдобному печенью). Все мыши были рандомно разделены на четыре группы, содержавшиеся в разных условиях в течение 4 недель: 1) питье воды; 2) питье 3 % трегалозы; 3) диета кафетерия и питье воды; 4) диета кафетерия и питье 3 % трегалозы. Исследовали изменения массы тела, потребление корма, жидкости, пищевых калорий, биохимические показатели крови (уровень глюкозы, триглицеридов, холестерина, ЛПВП, АЛТ, креатинина), экспрессию генов углеводного обмена (Slc2a2, Insr) и аутофагии (Atg8, Becn1, Park2) в печени. Модель ожирения с помощью диеты кафетерия сопровождалась признаками метаболического синдрома, поскольку у этих мышей были повышены: масса тела (на 25 %), количество потребленных калорий (на 20 %), уровни в крови глюкозы (на 35 %), холестерина (на 66 %), триглицеридов (на 23 %). На контрольных мышей трегалоза действовала слабо, вызывая лишь снижение потребления стандартного корма и повышение потребления пищевых калорий на величину калорийности самой трегалозы. У мышей с ожирением трегалоза повышала общее число потребленных калорий и потребление печенья, но существенно не влияла на массу тела, метаболические показатели крови и экспрессию в печени генов, регулирующих транспорт глюкозы (Slc2a2), чувствительность к инсулину (Insr) и процессы аутофагии (Atg8, Becn1, Park2). Поскольку диета кафетерия является наиболее адекватной моделью формирования ожирения у людей, полученные нами результаты ставят под сомнение возможность использования трегалозы для коррекции моделируемого ожирения у людей.

Геномные исследования последних лет выявили ассоциацию гена RAB29 с болезнью Паркинсона (БП). Белок Rab29, кодируемый геном RAB29, – один из регуляторов богатой лейциновыми повторами киназы 2 (LRRK2). Мутации в гене LRRK2 ассоциированы с увеличением киназной активности LRRK2 и приводят к развитию аутосомно-доминантных форм БП. Недавно показано, что изменение киназной активности LRRK2 может быть связано с изменением активности лизосомных гидролаз и концентрации лизосфинголипидов. Цель данного исследования заключалась в оценке ассоциации rs823144 в промоторе гена RAB29 с БП с экспрессией гена RAB29, активностью лизосомных гидролаз и концентрацией лизосфинголипидов в крови при БП. В ходе исследования проведены скрининг варианта rs823144 гена RAB29 в группе пациентов с БП (N = 903) и в контроле (N = 618) с использованием методов массового параллельного секвенирования и полимеразная цепная реакция (ПЦР) с последующим рестрикционным анализом. Экспрессия гена RAB29 оценивалась в мононуклеарах периферической крови методом ПЦР в режиме реального времени. Активности лизосомных гидролаз (глюкоцереброзидаза (GCase), альфа-галактозидаза (GLA), кислая сфингомиелиназа (ASMase), галактозилцереброзидаза (GALC)) и концентрации лизосфинголипидов (глоботриаозилсфингозин (LysoGb3), сфингомиелин (LysoSM), гексозилсфингозин (HexSph)) оценивались в крови методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с тандемной масс-спектрометрией (ВЭЖХ-МС/МС). Аллель С rs823144 гена RAB29 ассоциирован с пониженным риском БП в северо-западной популяции Российской Федерации (ОШ: 0.7806, 95 % ДИ: 0.6578–0.9263, p = 0.0046), что соответствует мировым данным. Однако в ходе работы не выявлено ассоциации аллеля С rs823144 гена RAB29 с уровнем мРНК гена RAB29 в мононуклеарах периферической крови. В то же время носительство аллеля С rs823144 было ассоциировано с повышенной активностью GLA и сниженной концентрацией LysoGb3 в крови при БП. Таким образом, нами впервые показана ассоциация аллеля С rs823144 гена RAB29 с пониженным риском БП в северо-западной популяции Российской Федерации. Аллель С rs823144 ассоциирован с повышенной активностью GLA и сниженной концентрацией LysoGb3 в крови при БП. Полученные результаты позволяют предположить ассоциацию гена RAB29 с метаболизмом сфинголипидов.

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) – многофакторное заболевание дыхательной системы, является третьей ведущей (после ишемической болезни сердца и инсульта) причиной смерти в мире. В рамках наиболее актуальных концепций патогенеза ХОБЛ ключевое значение уделяется ускоренному клеточному старению. Транскрипционные факторы семейства FOXO – важные ключевые компоненты сигнальных путей клеточного старения. Цель исследования – выявление ассоциации полиморфных вариантов генов FOXO1 (rs12585277, rs9549240) и FOXO3A (rs 2253310, rs3800231) с развитием ХОБЛ и фенотипами заболевания. В работе использованы образцы ДНК больных ХОБЛ (N = 710) и здоровых индивидов (N = 655). Полиморфные локусы анализировали методом ПЦР в реальном времени. Впервые показаны значимые ассоциации полиморфных локусов генов FOXO1 (rs12585277) и FOXO3A (rs2253310) с ХОБЛ и фенотипами заболевания. Ассоциация с ХОБЛ установлена с локусами генов FOXO1 (rs12585277) (P_adj = 0.0018, OR = 1.44 генотип AG) и FOXO3A (rs2253310) (P_adj = 5.926 × 10^–7, OR = 1.99 генотип GG). Обнаружена вариабельность показателей индекса курения (в пачках/ лет), жизненной емкости легких и форсированной жизненной емкости легких в зависимости от полиморфных вариантов локусов FOXO1 (rs9549240 и rs12585277) и FOXO3A (rs2253310). Идентифицирована значимая многофакторная регрессионная модель формирования ХОБЛ, в которую вошли полиморфные варианты генов FOXO1 (rs12585277) и FOXO3A (rs2253310), индекс курения и возраст обследуемых (P = 5.25 × 10^–93, AUC = 0.864). Многофакторная регрессионная модель развития фенотипа ХОБЛ с частыми обострениями включала генотип AG локуса FOXO1 (rs12585277), индекс курения и возраст (AUC = 0.897, P = 4.1 × 10^–86). Cвязанные с аутофагией, окислительным стрессом и клеточным гомеостазом транскрипционные факторы семейства FOXO как потенциальные биомаркеры и мишени для терапии могут стать основой для разработки новой стратегии диагностики и лечения хронической обструктивной болезни легких.

Проведенные к настоящему времени полногеномные анализы ассоциаций (GWAS) антисоциального поведения (АП) в европейских популяциях стали предпосылкой для дальнейших исследований по оценке предрасположенности к развитию схожих фенотипов в независимых выборках. В таких работах используются полигенные показатели, которые представляют собой обобщенный балл, учитывающий число «рисковых» аллелей по каждому включенному генетическому локусу. Поскольку в РФ не было проведено GWAS АП, цель настоящего исследования – проведение репликативного исследования предрасположенности к манифестации крайних форм АП (убийств) в российской когорте с использованием подсчета полигенных показателей. Кроме того, задачей было также выявление наилучшей модели, основанной на включении полигенного показателя и социальных факторов в качестве предикторов. Генотипирование 10 «топовых» SNP, идентифицированных ранее в метаанализе GWAS АП (в генах CADM2, REV3L, FOXP1, FOXP2, BDNF, FURIN, XKR6, TMEM18, SORCS3, ZIC4), проведено с помощью ПЦР в реальном времени у лиц, совершивших убийства (N = 227), и в контрольной группе (N = 254) из Волго-Уральского региона РФ. Множественный регрессионный анализ основывался на включении «взвешенных» и «невзвешенных» полигенных показателей и потенциальных социальных факторов в качестве предикторов. Наилучшая регрессионная модель предрасположенности к манифестации крайних форм АП содержала данные генетического профиля по 10 локусам и социальным факторам (черепно-мозговая травма, тяжелые хронические заболевания в анамнезе, табакокурение) и была наиболее значимой для лиц с семейной отягощенностью психическими расстройствами (p = 2 × 10^–13). Введение только полигенного показателя в модель объясняло небольшой процент вариации в предрасположенности к АП (1.1–1.5 %), тогда как добавление социальных предикторов увеличивало процент объясненной вариации (16.2–21.2 %). Полученные результаты указывают на большую значимость социальных факторов по сравнению с кумулятивным эффектом 10 локусов в предикции развития АП в исследуемой выборке. Повышенная вероятность его манифестации связана с наличием коморбидного аддиктивного поведения, черепно-мозговой травмы и семейной отягощенности психопатологиями, что может быть результатом наличия «рискового» генетического профиля.

Известно, что нейропептид окситоцин (ОТ), секретируемый специализированными нейронами в гипоталамусе, оказывает дозозависимое влияние на социальное поведение и агрессию у различных видов животных. Ранее нами было показано, что у взрослых и неполовозрелых самцов серых крыс, селекционируемых на усиление агрессивного поведения по отношению к человеку, назальные аппликации окситоцина вызывали антиагрессивный эффект по отношению к оппоненту в тесте резидент–интрудер, в то время как у крыс, селекционируемых на ручное поведение, аппликации окситоцина или не влияли на поведение, или вызывали усиление агрессивности. Однако оставалось неизвестным, как влияет отбор по поведению на эндогенную окситоцинергическую систему у крыс. В данной работе исследовали количество содержащих окситоцин клеток в паравентрикулярном (ПВЯ) и супраоптическом (СОЯ) ядрах гипоталамуса у интактных ручных и агрессивных крыс, учитывая фактор латерализации, поскольку было известно о функциональной асимметрии гипоталамуса. Наряду с этим оценивали, как изменяется уровень окситоцина в крови после назальных аппликаций этого нейропептида у крыс, селекционируемых по поведению. Так как эффекты окситоцина на агрессивность крыс могут зависеть от степени ее проявления, в данной работе исследовали влияние аппликаций окситоцина на поведение у ручных и агрессивных крыс при взаимодействии на нейтральной территории, где агрессивность самцов проявляется слабее, чем при защите собственной территории в тесте резидент–интрудер. Показано, что только для ручных крыс характерна асимметрия по количеству содержащих окситоцин клеток, локализованных в правых и левых частях СОЯ и ПВЯ гипоталамуса. Причем количество таких клеток в правой половине СОЯ у ручных крыс оказалось больше, чем у агрессивных, в то время как уровень окситоцина в крови у ручных крыс как в контрольной группе, так и после аппликаций окситоцина, напротив, был достоверно ниже, чем у агрессивных. Аппликации окситоцина у агрессивных крыс вызывали уменьшение продолжительности агрессивных взаимодействий и боковых стоек угроз, а также количества последних по сравнению с животными того же поведения, получающими физраствор, что может свидетельствовать об антиагрессивном эффекте окситоцина, тогда как у ручных крыс аппликации окситоцина, наоборот, приводили к увеличению количества ударов задними лапами и их продолжительности. По-видимому, найденные нами различия в эндогенной окситоцинергической системе гипоталамуса могут быть связаны и с поведением, сформированным в процессе отбора, и с различной реакцией на введение окситоцина у ручных и агрессивных крыс.

Агробактериальная трансформация – наиболее распространенный метод получения трансгенных растений. Метод основан на способности определенных почвенных бактерий родов Agrobacterium и Rhizobium переносить и интегрировать в хромосому растения-реципиента фрагмент своей плазмиды. Этот фрагмент получил название Т-ДНК (transferred DNA – переносимая ДНК). В лабораторных условиях было показано, что из трансгенных клеток можно регенерировать целые растения. Вскоре стало ясно, что подобные процессы происходят и в природе, приводя к появлению природно-трансгенных растений или природных генно-инженерно-модифицированных организмов (ГМО). Таким образом, природно-трансгенными называются растения, у которых в геномах присутствуют гомологи генов Т-ДНК агробактерий (клеточные Т-ДНК, клТ-ДНК). Эти последовательности наследуются в ряду половых поколений и сохраняют свою функциональность. Кроме того, продемонстрирована возможность использования новоприобретенных растениями последовательностей в филогенетических исследованиях, поскольку клT-ДНК являются четко определенными, высокоспецифичными и узнаваемыми фрагментами ДНК, не похожими на последовательности ДНК растений. Они не встречаются у нетрансформированных предков, и их интеграция в определенном хромосомном сайте маркирует монофилетическую группу видов. В представленном обзоре освещены вопросы разнообразия клТ-ДНК, возможности их применения как филогенетических маркеров, в том числе описаны основные методические подходы таких работ, на конкретных примерах рассмотрены возможности уточнения спорных моментов в филогении родов Nicotiana, Camellia, Vaccinium и Arachis. Важным моментом филогенетического анализа на основе клТ-ДНК является реконструкция отдельных аллелей. Это дает возможность отслеживать факты межвидовой гибридизации. Именно этот подход позволил продемонстрировать незавершенный процесс видообразования в пределах секции Thea рода Camellia, а также подтвердил использование межвидовой гибридизации в ходе селекции североамериканских голубик. В обзоре рассмотрены вопросы датировки событий трансформации на основе клТ-ДНК, организованных в виде несовершенных повторов, а также использования филогенетических исследований при изучении вопросов биоразнообразия генов Т-ДНК агробактериального происхождения.

Несмотря на значительный прогресс в геномных исследованиях, до сих пор существует потребность в молекулярных маркерах, удобных для секвенирования по Сэнгеру и позволяющих делать филогенетические реконструкции на коротких эволюционных дистанциях. Предложен новый молекулярный маркер, район генов гистонов Н3 и Н4, содержащий части кодирующих последовательностей генов гистонов Н3 и Н4 и некодирующий спейсер между ними. Он может быть удобен для молекулярно-филогенетических исследований на родовом, видовом и даже внутривидовом уровне у насекомых и некоторых других групп, в том числе из других типов. Высококонсервативные кодирующие последовательности гистоновых генов обеспечивают универсальность праймеров и однозначность первичного выравнивания, тогда как вариабельный некодирующий спейсер содержит достаточно изменчивости для анализа на коротких эволюционных дистанциях. У насекомых гены гистонов находятся в гистоновом повторе, тандемно повторенном в десятках или сотнях копий в так называемом гистоновом кластере. Это обеспечивает высокую концентрацию матрицы для нового маркера в препаратах геномной ДНК. Однако порядок и ориентация конкретных генов у разных отрядов изменчива, что налагает определенные ограничения на использование предлагаемого маркера. В нашей работе эффективность маркера продемонстрирована на материале отряда стрекоз (Odonata), где он хорошо разрешил семейства, роды и виды. Новый маркер также выявил интересный паттерн взаимоотношения двух видов рода Sympetrum, S. croceolum и S. uniforme, показав последовательности последнего в качестве ветви среди последовательностей первого. Та же комбинация разработанных нами оригинальных праймеров будет работать и в отряде двукрылых (Diptera).

Род Lonicera L. – один из крупнейших и экономически значимых в семействе Caprifoliaceae Juss., таксономия которого остается спорной. С целью внесения вклада в молекулярную таксономию данного рода мы секвенировали пластомы видов Lonicera – L. caerulea (два подвида), L. tatarica и L. micrantha – с использованием технологии секвенирования нового поколения и провели сравнительный анализ. Размеры пластомов варьировали от 153 985 п. н. у L. micrantha до 164 000 п. н. у L. caerulea subsp. pallasii; каждый пластом содержал 130 генов, включая 85 генов, кодирующих белок, 37 тРНК и 8 рРНК генов. Пять белок-кодирующих (rps7, rps12, ndhB, ycf2 и ycf15), 7 тРНК (trnA-UGC, trnI-CAU, trnI-GAU, trnL-CAA, trnN-GUU, trnR-ACG и trnV-GAC) и 4 рРНК (rrn4.5, rrn5, rrn16 и rrn23) гена были дуплицированы. Сравнительный анализ границ пластомов у видов Lonicera выявил структурные вариации у L. caerulea subsp. altaica и L. caerulea subsp. pallasii, особенно в распределении гена ndhA. Были идентифицированы три высоковариабельные области: две межгенные (ycf1-trnN-GUU и trnN-GUUndhF) и одна генная (accD). В четырех пластомах обнаружено всего 641 простая повторяющаяся последовательность (SSR). Филогенетический анализ сгруппировал образцы Lonicera в два клада, соответствующих подродам Periclymenum и Chamaecerasus. В настоящем исследовании впервые секвенированы пластидные геномы двух подвидов L. caerulea и вида L. micrantha. Древо, построенное методом maximum likelihood на основе полных последовательностей пластомов, оказалось наиболее информативным и демонстрировало топологию, согласующуюся с предыдущими исследованиями. Нуклеотидные последовательности вариабельных регионов (accD-ycf1-ndhF-trnN-GUU) обладают высоким потенциалом для использования в ДНК-баркодировании и могут служить ценными молекулярными маркерами для филогенетических исследований видов внутри рода Lonicera.

Работа по созданию нового перспективного сорта занимает в среднем 12–15 лет. Одним из возможных решений проблемы сокращения длительности селекционного процесса становится технология спидбридинг (speed breeding). Метод, направленный на сокращение вегетационного периода, позволяет получать до шести последовательных поколений яровых злаков за один год. К сожалению, в протоколах спидбридинга уделено мало внимания дальнему красному свету – широко известному индуктору быстрого перехода к цветению. В нашей работе мы оценили возможность использования дальнего красного света для оптимизации спидбридинга яровой тритикале. Экспериментальные растения выращивали в трех вариантах освещения, различающихся соотношением уровней излучения в области 660 нм (К – красный) и 730 нм (ДК – дальний красный): 1) К/ДК 3.75 (К > ДК); 2) К/ДК 0.8 (К = ДК) и 3) К/ДК 0.3 (К < ДК). В результате установлено, что начало цветения тритикале наступало значительно раньше при самом низком соотношении красного к дальнему красному свету (К/ДК 0.3). В среднем при К/ДК 0.3 растения, вегетирующие на минеральной вате и почвенной смеси, зацветали соответственно на 2.6 и 4.1 суток быстрее, чем при варианте К/ДК 3.75. Статистически значимой разницы по продолжительности периода от посева до цветения между вариантами К/ДК 3.75 и К/ДК 0.8 не выявлено. Показано негативное влияние увеличенной доли дальнего красного света на репродуктивную систему тритикале. У семян, сформировавшихся при К/ДК 0.3, наблюдалась значительно меньшая энергия прорастания и всхожесть. Различий в регенерационных способностях изолированных in vitro зародышей, полученных от тритикале, выросшей под светом с разным спектральным составом, не обнаружено. Полученные нами результаты демонстрируют, что для сокращения времени от посева до цветения тритикале важно не только наличие дальнего красного света, но и его соотношение с красным, а именно использование состава, близкого к соотношению К/ДК 0.3. Модифицированный по спектральному составу света протокол спидбридинга позволил инициировать цветение уже на 33.9 ± 1.2 сутки с момента посева. Аналогичный сорт тритикале в полевых условиях Краснодарского края и классических лабораторных условиях выращивания с фотопериодом 18/6 ч день/ночь зацветал на 25–29 суток позже, чем в условиях спидбридинга.