Важное направление промышленной микробиологии – создание штаммов пробиотиков, обладающих ценными потребительскими свойствами. Индустрия пробиотиков является одним из наиболее динамично развивающихся сегментов пищевой и фармацевтической промышленности. Стеариновая (октадекановая) кислота C18:0 – один из основных метаболитов в клеточно-свободном супернатанте бактерии Streptococcus thermophilus, широко используемой в производстве различных ферментированных молочнокислых продуктов, включая йогурт и сыр. S. thermophilus влияет не только на текстуру и вкусовые свойства продуктов, но и обладает различными пробиотическими эффектами, в том числе антиоксидантной активностью, модуляцией кишечной микробиоты, ингибированием определенных патогенов и  др. Предполагается, что ряд пробиотических эффектов, которыми обладает S. thermophilus, может быть опосредован именно через октадекановую кислоту, как основной метаболит. Октадекановая кислота C18:0, как и другие длинноцепочечные жирные кислоты, поступает в организм человека с использованием различных механизмов белок-опосредованного транспорта и пассивной диффузии через мембрану клеток. В клетке стеариновая кислота не только служит субстратом для синтеза триглицеридов и других сложных липидов, но и, как показано на клеточных и in vivo моделях, является модулятором сигнальных и стресс-ответов, связанных в том числе с апоптозом. Это один из важных аспектов влияния стеариновой кислоты на функционирование организма, определяющий противовоспалительный и потенциально противоопухолевый эффекты. Однако молекулярно-генетические механизмы влияния октадекановой кислоты как пробиотика на организм человека в этом отношении остаются недостаточно изученными. В настоящем исследовании с помощью разработанной нами ранее информационно-программной системы ANDSystem, использующей методы машинного обучения и искусственного интеллекта и предназначенной для автоматического извлечения знаний из научных текстов и баз данных, были реконструированы генные сети регуляции внутреннего (митохондриального) и внешнего (индуцируемого рецепторами смерти) пути апоптоза клеток человека под влиянием стеариновой кислоты. Для поиска метаболитов, продуцируемых пробиотическими микроорганизмами, обладающих полезными терапевтическими свойствами, разработан новый поход, включающий реконструкцию генных сетей и анализ дифференциально экспрессирующихся генов. На его основе было показано, что стеариновая кислота, продуцируемая S. thermophilus, контролирует как внешний, так и внутренний пути апоптоза через регуляцию экспрессии гена PTGS2, кодирующего фермент циклооксигеназу-2. Полученные данные позволяют рассматривать циклооксигеназу-2 как один из центральных регуляторов, опосредующих влияние стеариновой кислоты на экспрессию генов апоптоза. В работе предложен рациональный биоинформатический подход к поиску новых штаммов, обладающих пробиотическим потенциалом, на основе оценки действия продуцируемых ими метаболитов на целевые биологические процессы в клетках человека через реконструкцию генных сетей.

Активное развитие технологий высокопроизводительного секвенирования привело к взрывообразному накоплению высококачественных данных по последовательностям бактериальных геномов – их число приближается к трем миллионам, и дальнейший рост продолжается. Это, в свою очередь, дает дополнительный импульс развитию технологий для более эффективной их аннотации аналитическими методами с прицелом на применение таких больших геномных данных, а также получение нового качества аннотаций. Одним из таких аналитических подходов стал метод филогенетического футпринтинга, направленный на выявление мотивов, соответствующих сайтам связывания транскрипционных факторов в промоторных областях бактериальных геномов путем сравнения соответствующих выборок регуляторных последовательностей генов-ортологов для родственных организмов. Дальнейшее накопление геномных данных стало стимулом для развития подхода. Так, было обнаружено, что избыточное число последовательностей в выборке, анализируемой с использованием филогенетического футпринтинга, лишь ухудшает точность метода, тогда как включение этапа отбора последовательностей в анализируемую выборку с учетом данных о взаимных эволюционных расстояниях повышает качество работы метода. В настоящей статье нами предложен и реализован следующий шаг развития метода филогенетического футпринтинга, основанный на множественном запуске описанного выше этапа отбора для формирования различающихся подвыборок, последующего запуска конвейера для каждой из подвыборок и на статистическом анализе получаемых результатов множественных запусков конвейера. Предложенный подход, реализованный в методе MotifsOnFly, позволяет повысить устойчивость получаемых результатов распознавания мотивов, выявляемых в многократных запусках конвейера. Эффективность метода MotifsOnFly продемонстрирована на примере анализа хорошо аннотированного промотора гена OmpW Escherichia coli.

В работе рассматривается задача автоматизированного высокопроизводительного фенотипирования признаков колоса пшеницы с использованием современных методов компьютерного зрения и глубокого обучения. Точная оценка числа колосков является важным компонентом анализа продуктивности растения, однако традиционные методы ручной разметки и подсчета крайне трудоемки, плохо масштабируются и требуют значительных временных затрат. В исследовании предложен подход для эффективной детекции колосков, основанный на использовании упрощенной точечной разметки, при которой эксперт отмечает только центры колосков, без необходимости формировать трудоемкие пиксельные маски или ограничивающие рамки. Такая схема позволяет существенно снизить стоимость подготовки обучающей выборки и ускорить процесс аннотации. Для определения оптимального способа обработки упрощенной разметки были исследованы три метода: сегментация бинарных масок с помощью архитектуры U-Net, регрессия плотностных карт на основе двумерного нормального распределения и функции дивергенции Кульбака–Лейблера, а также детекция областей фиксированного размера с использованием модели YOLOv8. Проведено сравнение точности методов по количественным (MAE, MAPE) и пространственным метрикам (Precision, Recall, F1) на тестовых наборах изображений. Анализ результатов показал, что подходы, основанные на U-Net, обеспечивают высокую точность локализации и подсчета колосков при минимальных затратах на разметку данных, тогда как метод YOLOv8 менее устойчив к геометрической вариативности реальных объектов. Предложенный подход демонстрирует, что комбинация точечной разметки и современных моделей сегментации является эффективным инструментом для автоматизации фенотипирования, что может значительно ускорить селекционные исследования и расширить возможности высокопроизводительного анализа морфологических признаков растений.

Внутривидовое бесплодие, природа которого не всегда понятна, встречается у многих эукариот. Внутривидовой PM гибридный дисгенез (РМ ГД) у Drosophila melanogaster проявляется в одном из направлений скрещивания в бесплодии потомства и некоторых других генетических нарушениях в результате несовместимости между материнской цитоплазмой и отцовским геномом. Считается, что PM  ГД является результатом массового перемещения P-элемента, если материнская цитоплазма не имеет репрессора, блокирующего его перемещение. В данной работе мы исследовали распределение P-элемента в отводках референсных для PM  ГД линиях (Canton-S и Harwich), которые долгое время содержались в разных лабораториях. Паттерны распределения P-элемента различались в разных отводках Harwich. Скорость перемещения P-элемента, не индуцированная скрещиваниями, сопоставима со скоростью перемещения других ДНК-транспозонов. Паттерн распределения малоактивного ретротранспозона blood в производных линии Harwich был более стабильным по сравнению с Р-элементом, что свидетельствует о генетическом родстве между отводками. В некоторых отводках линии Canton-S были обнаружены следы P-элемента, что может указывать на генетическое загрязнение. Значительная разница в паттерне распределения транспозона blood в отводках линии Canton-S также  говорит о генетической гетерогенности отводков. Несмотря на сложную генеалогию отводков исследованных линий, включающую случаи возможного генетического загрязнения, и различия в распределении P-элементов, способность проявлять симптомы PM  ГД у исследованных отводков сохраняется. Мы показали, что все изученные производные Canton-S имеют сильный M-цитотип, а все отводки Harwich – индуцирующий P-цитотип.

В настоящее время полногеномный анализ ассоциаций (GWAS) стал стандартным подходом для идентификации локусов количественных признаков, ассоциированных с различными фенотипическими признаками. При последующем изучении локуса, т.е. поиске гена и мутации, которые влияют на признак, можно столкнуться с разными проблемами. Одна из проблем – генетическая (или локусная) гетерогенность, ситуация, когда аллели из разных близко расположенных генов в одном локусе влияют на один признак. Ранее с помощью GWAS на хромосоме 3 сои мы обнаружили локус qDTF-7, ассоциированный с продолжительностью цветения в условиях Новосибирска. Первоначально для данного локуса в качестве наиболее вероятного гена-кандидата мы определили GmTOE1, ортолог TOE1 (TARGET OF EAT 1), известного регулятора цветения у арабидопсиса. У GmTOE1 были обнаружены четыре основных гаплотипа, которые ассоциированы с цветением и созреванием сои и, вероятно, связаны с адаптацией сои к северным широтам. Однако этот ген демонстрировал очень слабую ассоциацию с цветением сои в Новосибирской области по сравнению с Орловской, что указывало на наличие в составе локуса другого гена, который может влиять на цветение сои. Повторно проанализировав гены в составе локуса qDTF-7, мы примерно на 21 т.п.н. выше гена GmTOE1 обнаружили GmRVE8c, ортолог гена RVE8 (REVEILLE 8), который вовлечен в процессы развития у арабидопсиса в качестве компонента циркадных ритмов. Изучив естественное нуклеотидное разнообразие GmRVE8c, мы выявили четыре основных гаплотипа, которые возникли из-за трех однонуклеотидных замен и одной делеции длиной 19 п.н., приводящей к сдвигу рамки считывания. Для определения трех гаплотипов GmRVE8c^{hap1, 3, 4}, преобладающих в современных сортах сои, мы разработали ДНК-маркеры. С помощью этих маркеров мы генотипировали 129 сортообразцов сои, для которых ранее изучили продолжительность развития в условиях Новосибирской и Орловской областей. В результате с помощью наших сведений и данных из SoyOmics мы обнаружили ассоциацию гаплотипов GmRVE8chap3 и GmRVE8c^hap4 с поздним цветением и созреванием сои. Раннеспелый гаплотип GmRVE8c^hap1 преобладает в сортообразцах из северных регионов и, вероятно, связан с адаптацией сои к северным широтам. Гаплотип GmRVE8c^hap4 полностью сцеплен с раннеспелым аллелем GmTOE1^С, а гаплотип GmRVE8c^hap3 сильно сцеплен с позднеспелым аллелем GmTOE1^T. Кроме того, результат ANOVA показывает наличие взаимодействия GmRVE8c с главным регулятором цветения сои – геном E1. Данное взаимодействие выражается более сильным эффектом гаплотипов GmRVE8c^{hap3, 4} на цветение и созревание на генетическом фоне аллеля e1-as в сравнении с E1. Все это формирует достаточно комплексный и интересный локус, который может выступать как возможный пример генетически гетерогенного локуса.

Зерна злаков в некоторых типах клеток могут накапливать разнообразные экономически важные полифенольные соединения, такие как окрашенные антоцианы и меланины, а также бесцветные проантоцианидины. Для эффективного создания новых сортов с различными комбинациями этих соединений в зернах необходим простой, быстрый и точный метод определения их полифенольного профиля. В данной статье для идентификации указанных веществ предложено использовать гистохимический анализ, включающий комбинацию обработок криосрезов зерен горячим этанолом, кислотой, щелочью и аммиачным раствором серебра с последующей микроскопией. В качестве модели использовались линии ячменя, зерна которых ранее были охарактеризованы с помощью аналитических методов на наличие антоцианов, проантоцианидинов и меланинов. В черных зернах ячменя данный подход позволил отличить нерастворимые меланины, не реагирующие на изменение pH, от антоцианов, которые могут быть растворимыми или нерастворимыми, но всегда меняют окраску при изменении pH. Впервые обработка аммиачным серебром, широко применяемая для идентификации меланина в тканях человека и животных, была адаптирована для использования в растительных тканях. Наряду с меланинами, этот реагент окрашивает и другие полифенолы, что позволяет выявлять в том числе бесцветные соединения. С помощью этого подхода были выявлены проантоцианидины в оболочке зерна ячменя, что подтверждено окрашиванием 4-(диметиламино)циннамальдегидом (DMACA). Разработанный протокол успешно применен для определения полифенольного профиля зерен ячменя, пшеницы и вики посевной. Метод позволяет проводить быструю оценку полифенольного профиля с использованием единичных зерен, что является эффективной альтернативой трудоемким хроматографическим методам на этапе предварительного отбора коллекционного материала перед его детальным химическим анализом.

В растениях регуляция транскрипции трансгенов обычно осуществляется с помощью химических агентов. Безопасной альтернативой химически индуцируемым системам могут служить оптогенетические (т. е. светоиндуцируемые) системы. Бактериальная система BphP1-QPAS1 выгодно отличается от других оптогенетических систем, поскольку активируется ближним инфракрасным светом (БИК, 780 нм), выходящим за пределы спектра восприятия растительных фоторецепторов. Система BphP1-QPAS1 основана на использовании «расщепленного» транскрипционного фактора (ТФ), состоящего из ДНК-связывающего и димеризующего доменов дрожжевого ТФ Gal4, слитого с компонентом QPAS1, и трансактивационного домена VP16, слитого с BphP1. Под действием БИК света BphP1 взаимодействует с QPAS1, что приводит к сближению Gal4 с VP16 и запуску экспрессии репортерного гена. Основным препятствием для широкого использования оптогенетических систем в растениях является нежелательная активация таких систем при воздействии дневного (белого) света, который включает широкий спектр длин волн и жизненно важен для нормального роста растений. Решением проблемы нежелательной активации может стать временное удаление из ядра клетки одного из компонентов «расщепленного» ТФ при воздействии белого света. В данной работе мы модифицировали систему BphP1-QPAS1 для активации экспрессии репортерного гена в листьях табака Nicotiana benthamiana с помощью БИК света. Для этого мы комбинировали систему BphP1-QPAS1 с несколькими вариантами LOV домен-содержащих белков, активируемых синим светом (460–480 нм). Наилучшие результаты были достигнуты при комбинации компонентов системы BphP1-QPAS1 с доменом AsLOV2 из белка фототропин 1 Avena sativa, несущим на С концевой Jα спирали последовательность дегрона RRRG и запускающим деградацию химерного белка NES-Gal4-QPAS1-AsLOV2-RRRG при воздействии белого света. Такая модификация активировала систему BphP1-QPAS1 в листьях табака только при воздействии БИК света, но не в темноте либо при белом свете. Мы полагаем, что в будущем система BphP1-QPAS1 может быть применена для повышения устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды, вредителям, вирусным заболеваниям.

Изучение молекулярных механизмов, лежащих в основе расстройств аутистического спектра (РАС), требует создания клеточных моделей, способных отражать цис-регуляторные эффекты и аллель-специфичную экспрессию генов. В настоящем исследовании мы представляем подход к получению индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), модифицированных с использованием аденинового редактора оснований (ABE), для введения синонимичных однонуклеотидных замен в ген AUTS2 – кандидата на участие в патогенезе РАС. Эти замены позволяют маркировать аллели и отслеживать различия в экспрессии нормального и реорганизованного аллелей в цис-контексте. Мы разработали стратегию высокоэффективного генотипирования клонов с использованием секвенирования продуктов ПЦР (ампликонов) на платформе нового поколения (NGS). Анализ более 100 субклонов показал, что предложенный подход превосходит секвенирование по Сэнгеру по масштабируемости, чувствительности и экономичности. Мы отобрали клоны с целевыми гетерозиготными заменами, оценили уровень мозаицизма и провели фазирование с герминальными гетерозиготными вариантами, позволяющее убедиться в моноклональном происхождении клеточной линии или идентифицировать аллель, ассоциированный с мутацией. Полученные линии ИПСК маркируют разные аллели гена AUTS2, что открывает перспективу анализа влияния цис-регуляторных элементов на экспрессию гена в различных типах клеток. Результаты работы подчеркивают практическую значимость редакторов оснований и целевого NGS-генотипирования при создании клеточных моделей с однонуклеотидными заменами для фундаментальных и прикладных исследований.

Мутации генов и изменения эпигенетической регуляции экспрессии генов являются характерными признаками злокачественных новообразований. Сочетания данных нарушений формируют биологические особенности индивидуальных опухолей на молекулярном уровне. Разработка стратегий персонализированного лечения требует глубокого понимания молекулярных «портретов» отдельных опухолей. В рамках крупномасштабного проекта Dependency Map (DepMap) обширные панели линий опухолевых клеток человека тестируются на чувствительность к инактивации отдельных генов. Ранее на основе данных DepMap нами охарактеризованы гены, получившие название «супермишени», при делеции которых существенно снижена жизнеспособность клеток конкретного тканевого происхождения при минимальном нарушении жизнеспособности других линий. В настоящем исследовании определены факторы низкой жизнеспособности (ингибирования пролиферации или гибели) клеточных линий при инактивации генов-супермишеней. В результате установлено, что в 79 % случаев низкая жизнеспособность может быть вызвана эпигенетическими изменениями в экспрессии генов. В остальных случаях (21 %) она вызвана нарушениями структуры генов. Исходя из полученных данных, можно выделить три группы, содержащие разного типа нарушения экспрессии генов. В первой группе низкая жизнеспособность клеток коррелирует с повышением экспрессии гена-супермишени (например, SOX10 и HNF1B). Во второй группе детектируется гиперэкспрессия гена, отличного от делетируемой супермишени (пары генов FOXA1 и SPDEF, TP63 и SERPINB13 и др.). Третья группа характеризуется корреляциями между пониженной экспрессией определенных генов и чувствительностью опухолевых клеток (пары генов FAM126A и FAM126B, SMARCA2 и SMARCA4 и др.). Наблюдаемые генетические изменения включали GOF-мутации (KRAS, BRAF и др.), LOF-мутации (STAG1, SMARCA2 и др.), слияние генов (BCR-ABL1, PAX3-FOXO1 и др.) и амплификации (CPM, BEST3 и др.). Таким образом, разные молекулярные механизмы выступают предикторами ответа опухолевых клеток на ингибирование генов-супермишеней.

В процессах адаптации к холоду у человека задействованы гены, входящие в сигнальные пути тиреоидной системы, которыми регулируются термогенез, энергетические затраты и метаболические перестройки. Один из таких генов – THRB, кодирующий ядерный рецептор TRβ, с которым взаимодействует гормон щитовидной железы – трийодтиронин (T3). От концентрации комплексов TRβ-T3 зависит активность термогенина UCP1, с помощью которого происходит разобщение окислительного фосфорилирования в митохондриях и усиливается производство тепла. Таким образом, рецепторы тиреоидных гормонов играют важную роль в адаптивном термогенезе. В настоящей работе нами впервые проведен анализ опубликованных данных о полиморфизме гена THRB в популяциях коренного населения Сибири с целью поиска вариантов полиморфизма, потенциально связанных с адаптацией к холоду. Анализ полиморфизма экзонов и прилегающих некодирующих участков гена THRB показал наличие всего одной нуклеотидной замены в белок-кодирующей области (синонимичная замена в локусе rs3752874), все остальные нуклеотидные замены выявлены преимущественно в 3’-нетранслируемых участках и интронах. Анализ распределения гаплотипов гена THRB позволил обнаружить два специфичных для коряков гаплотипа, характеризующиеся заменой rs762175401-A. Популяционный скрининг показал, что эта замена распространена среди коряков с частотой 13.8 %, а также присутствует у сибирских эскимосов, хотя в остальных группах населения мира частота замены rs762175401-A не превышает 0.05 % (у японцев и корейцев) или имеет еще более низкие значения (менее 0.02 %). Анализ нуклеотидной последовательности гена THRB показывает, что локус rs762175401 находится в 3’-нетранслируемой области в позиции +2 от терминирующего кодона. Вполне вероятно, что эта замена могла привести к изменениям в эффективности терминации трансляции и в случае повышения эффективности терминации способствовала увеличению скорости синтеза белка и, соответственно, концентрации комплексов TRβ-T3. Предполагается, что повышение частоты варианта rs762175401-A у коряков и эскимосов, представляющих древнейшее население Северо-Востока Сибири, обусловлено долговременной адаптацией популяций к холоду.

В настоящее время выявление биомаркеров, позволяющих эффективно определить пациентов с риском развития тяжелой формы COVID-19, которая может привести к летальному исходу, считается важной задачей. Изучение патогенетических механизмов перехода умеренной формы в тяжелую с помощью анализа транскриптома крови обеспечивает идентификацию дифференциально экспрессирующихся генов  (ДЭГ), которые могут стать потенциальными прогностическими биомаркерами тяжести инфекции, а также новыми терапевтическими мишенями в борьбе с осложнениями COVID-19. В данном обзорном исследовании проведены поиск и анализ работ по изучению различий в экспрессии генов при применении подхода секвенирования РНК пула клеток крови (bulk RNA-seq) при сравнении умеренной и тяжелой степени коронавирусной инфекции. По результатам пяти работ были определены пять общих, наиболее значимых дифференциально экспрессирующихся генов (CD177, PPARG, PCOLCE2, SLC51A и ADAMTS2) и рассмотрена их предполагаемая роль в развитии тяжелой формы COVID-19. Проведен анализ функционального обогащения, который определил общие пути, в которые вовлечены гены, дифференциально экспрессирующиеся при тяжелой форме COVID-19, такие как активация процессов дегрануляции нейтрофилов, путей интерлейкинов, биосинтеза коллагена и подавление путей адаптивного и опосредованного NK-клетками иммунного ответа. Проанализированы также результаты секвенирования РНК единичных клеток (single-cell RNA-seq) в изучении умеренной и тяжелой форм, подтверждающие некоторые результаты bulk RNA-seq. В связи с низкой общностью данных в рассматриваемых работах один из разделов обзора посвящен анализу дизайнов выбранных исследований, включая инструменты анализа, сбор материала и критерии формирования сравниваемых групп. Транскриптомика тяжелой формы COVID-19 раскрывает как клеточные, так и молекулярные механизмы иммунного ответа, дисрегуляция которого может привести к развитию тяжелых проявлений. При этом другие омиксные технологии смогут дополнить пробелы в изучении особенностей тяжелой формы и раскрыть механизмы прогрессирования заболевания для разработки подходов профилактики и терапии COVID-19.

Вовлечение различных видов диких птиц в формирование природных очагов вирусов клещевого энцефалита (ВКЭ) и Западного Нила (ВЗН) обеспечивает быстрое распространение этих ортофлавивирусов в различных географических районах и формирование новых природных очагов данных инфекций. Однако роль популяционной вариабельности ВКЭ и ВЗН в формировании природных очагов, возможность появления (селекции) новых вирусных вариантов, патогенных для человека, в этих природных очагах остаются еще недостаточно изученными. Цель настоящего исследования – оценить популяционную гетерогенность геномов ВКЭ сибирского и дальневосточного генотипов и ВЗН, которые были одновременно выделены из тканей одной особи садовой камышовки (Acrocephalus dumetorum), отловленной в природных ландшафтах пригорода Томска. С этой целью были использованы методы выделения вирусных штаммов на различных культурах клеток в сочетании с анализом полных вирусных геномов полученных изолятов, определенных методами традиционного и высокопроизводительного секвенирования (NGS). Консенсусные полногеномные нуклеотидные последовательности вирусов получали секвенированием по Сэнгеру и сравнивали с последовательностями, полученными методом NGS, с однонуклеотидными заменами (single nucleotide variant, SNV) 2 % и выше, в  пределах изучаемой популяции. Обнаруженный однонуклеотидный полиморфизм (SNP) ассоциировался как с синонимичными, так и несинонимичными нуклеотидными заменами преимущественно локализующихся в генах неструктурных белков ВКЭ и ВЗН. При этом возможных рекомбинационных событий в геномах изолированных ортофлавивирусов обнаружить не удалось. Результаты показали, что изоляты ВЗН Tomsk/bird/2006/A4, ВКЭ PT12 и PT122, выделенные из A. dumetorum, представлены гетерогенными вирусными популяциями, в которых обнаруживаются множественные SNV, возникающие с частотой от 1.75 до 19.88 % для ВЗН и от 2.08 до 23.73 % для ВКЭ. Для большинства выявленных SNP найдены аналогичные нуклеотидные замены в геномах уже известных штаммов ВКЭ и ВЗН, что может свидетельствовать о важной роли этих SNV-спектров в вирусной адаптации и обеспечении генетического и фенотипического разнообразия этих вирусов в природе.

Пикобирнавирусы (ПБВ) из семейства Picobirnaviridae находят у самых разных хозяев – высших и низших эукариот, а также в грибах и бактериях. Однако среди ученых в отношении ПБВ на сегодняшний день нет однозначного понимания, кто является их истинным хозяином. Принадлежность ПБВ к вирусам высших эукариот не доказана, поскольку не подобраны ни культура животных клеток для их размножения, ни животное-гнотобионт. В связи с обнаружением прокариотических участков (мотивов) в сегментах генома ПБВ было высказано предположение о прокариотической природе их хозяев. Однако и это открытие не закрепило одного конкретного хозяина за ПБВ, так как затем были обнаружены ПБВ-подобные геномы, не характерные для изученных штаммов ПБВ, – с митохондриальным генетическим кодом, свойственным низшим эукариотам (плесени и беспозвоночным). А недавно появилась новая версия происхождения ПБВ от вирусов позвоночных и грибов, отрицающая их фаговую природу. Для понимания природы генетически разнородных штаммов ПБВ, обнаруженных у разных организмов, исследователи руководствовались информацией о присутствии специфических для вирусного семейства мотивов в геноме, используемом генетическом коде и способе распространения. Существующая в настоящее время информация вселяет уверенность в скором завершении продолжающейся дискуссии о возможных хозяевах ПБВ. В частности, недавно появилась гипотеза, демонстрирующая вероятный механизм замены генетического кода у РНК-вирусов, которая позволяет объяснить происхождение форм ПБВ с митохондриальным генетическим кодом, способных к репродукции в клетках низших эукариот на примере фагов. Однако еще не представлена эволюционно детерминированная модель, демонстрирующая путь формирования ПБВ с генетическим кодом клеток плесени и беспозвоночных. Этот эволюционный путь в представлении авторов данного обзора обусловлен эндосимбиотическими отношениями между предполагаемыми хозяевами ПБВ, способствующими горизонтальному распространению вируса. Цель нашей статьи – попытка описания возможного пути формирования из предковой формы ПБВ ее производных эволюционных форм, одни из которых унаследовали геном с прокариотическим мотивом и стандартным генетическим кодом, а другие обрели нестандартную форму генома с кодом низших эукариот. В статье делается акцент на ведущей роли горизонтальной передачи в формировании нестандартных промежуточных форм пикобирнавирусов.

Значительное разнообразие в порядке генов митохондриальных (мт) геномов беспозвоночных отмечается в подтипе Crustacea, и, в частности, в отряде Amphipoda. Амфиподы озера Байкал также известны как группа с уникальными порядками генов в мт геномах. Чтобы оценить разнообразие порядков белок-кодирующих генов (ПГ) амфипод, был проведен сравнительный анализ генных перестроек в мт геномах байкальских и небайкальских видов. В некоторых случаях данные о перестройках генов и истории их перемещений у различных таксономических групп также могут информативно дополнять данные филогенетического анализа. Для 13 ранее полученных нуклеотидных последовательностей мт геномов байкальских видов мы определили 4 варианта ПГ, для 114 мт геномов небайкальских видов – 14 вариантов ПГ. Были также рассчитаны типы и число шагов перестроек (от 1 до 3), требующихся для перехода от одного порядка генов к другому, и число мт генов, подвергшихся перестройкам в каждом ПГ (от 1 до 5). Байкальские амфиподы принадлежат к двум линиям (I и II) в соответствии с молекулярными данными, указывающими на их происхождение от двух независимых вселений предковых видов в озеро. Все случаи перестроек порядка мт генов обнаружены у видов из линии I, тогда как порядок мт генов в линии II консервативен у всех изученных видов и соответствует модели Pancrustacean pattern (ПанПГ). ПанПГ был определен как предковый порядок генов для обеих линий байкальских амфипод. В исследовании обсуждаются возможные механизмы перестроек порядка мт генов, такие, как полная или частичная дупликация мт генома и последующие случайные делеции. Высказывается предположение, что повышенная скорость мутаций, ослабление стабилизирующего отбора и другие особые факторы могут влиять на вероятность появления и фиксации различных ПГ в мт геномах байкальских амфипод.

Iris L. (Iridaceae Juss.) – это космополитный род, включающий от 200 до 340 видов, распространенных по всему Северному полушарию. Хотя Iris является самой разнообразной группой в семействе Iridaceae, существует множество неопределенностей относительно его таксономического состава и систематики. Цель настоящего исследования – поиск молекулярных маркеров и таксономически значимых морфологических признаков генеративной и вегетативной сферы и оценка их информативности для выявления филогенетического родства представителей рода Iris. Образцы ирисов взяты из природных популяций Республики Башкортостан и Оренбургской области, а также получены из ботанических садов Санкт-Петербурга, Бонна, Байройта и Брно. В результате построения структуры изменчивости морфометрических показателей 11 видов найдено 10 таксономических индикаторов, общих для анализируемых таксонов и характеризующихся относительно низкими общей и согласованной изменчивостью: длина и ширина наружных долей околоцветника, длина и ширина внутренних долей околоцветника, длина тычиночной нити, пыльника и пестика, ширина плода, а также длина и ширина семени. Установлены нуклеотидные последовательности trnL-trnF фрагментов хлоропластной ДНК для 13 образцов четырех видов дикорастущей флоры Республики Башкортостан и Оренбургской области: Iris pumila L., I. scariosa Willd. ex Link., I. pseudacorus L., I. sibirica L. Полученные последовательности были использованы для построения филогенетического дерева совместно с trnL-trnF последовательностями еще семи видов ирисов, извлеченных из базы данных. На филогенетическом древе формируется пять групп (кластеров): 1) I. pumila L., I. scariosa Willd. ex Link; 2) I. pseudacorus L., I. setosa Pall. ex Link; 3) I. lactea Pall.; 4) I. sibirica L., I. sanguinea Hornem.; 5) I. spuria L., I. xanthospuria Mathew & Baytop., I. foetidissima L., I. sintenisii Janka. Выявленные кластеры по составу входящих в них видов практически полностью совпадают с кластерами, обнаруженными при морфологическом анализе. Для подтверждения полученных результатов проведен филогенетический анализ интересующих видов еще на двух хлоропластных последовательностях, доступных в базе данных: matK и trnS-trnG. Кластеризация исследованных видов на trnS-trnG и matK полностью совпадает с кластеризацией на trnL-trnF. Таким образом, можно констатировать, что выявленные для родового комплекса Iris морфологические признаки демонстрируют значимую диагностическую ценность при проведении таксономических исследований.