Николай Константинович Кольцов (1872–1940) прошел научный путь от сравнительной анатомии позвоночных к экспериментальной цитологии и далее – к генетике и молекулярной биологии. Им был открыт внутренний молекулярный скелет клеток. Он видел продуктивное развитие биологии только в союзе с физикой, химией и математикой. Он показал, что сильные физические и химические воздействия приводят к образованию мутаций у организмов; им был высказан принцип матричного синтеза биологических макромолекул. Н.К. Кольцов создал замечательную школу экспериментальной биологии, представители которой успешно развивали исследования в области частной генетики животных и растений, искусственного мутагенеза, генетики популяций и многих других научных направлений. На протяжении 40 лет Н.К. Кольцов занимался, по сути дела, одной определенной проблемой – принципами организации клетки. Его исследования происходили параллельно историческому развитию биологии, он активно участвовал в зарождении и развитии новых экспериментальных направлений в цитологии, биохимии, механике развития и генетики.

Академик Дмитрий Константинович Беляев находился в эпицентре событий отечественной биологической науки: участвовал в возрождении генетики, подвергавшейся запрету и гонениям многие годы в СССР, в организации и становлении Сибирского отделения Академии наук СССР и Института цитологии и генетики в его составе, в налаживании связей с мировым генетическим сообществом. Его концепция и дестабилизирующего отбора прошла полувековую экспериментальную проверку и продолжает свое дальнейшее развитие.

Вирус гепатита С (ВГС) вызывает опасное заболевание печени, часто сопровождающееся циррозом и гепатоклеточной карциномой. Против ВГС до сих пор нет эффективной терапии. Для предсказания эффективности действия новых потенциальных лекарств, направленных против ВГС, актуально применение математического моделирования. Впервые предложена стохастическая модель репликации субгеномного РНК репликона ВГС в Huh-7 клетках в присутствии ингибитора NS3 протеазы ВГС SCH 503034. Модель описывает экспериментально полученные кинетики подавления вирусной РНК в присутствии разных концентраций SCH 503034 и может применяться для разработки оптимальных стратегий подавления РНК ВГС в Huh-7 клетках.

В настоящее время для улучшения результатов гибридизации in situ используется супрессия повторенных последовательностей (chromosomal in situ suppression hybridization – СISS-гибридизация). Однако CISS-гибридизацию не всегда можно провести. В статье представлен новый подход, позволяющий с помощью компьютерного анализа FISH изображений выделить сигнал хромосомоспецифичных последовательностей ДНК.

Методом PCR-RFLP ITS2 определена видовая принадлежность 159 особей комплекса Anopheles maculipennis из 5 локальностей Урала и Сибири. Изучена последовательность ДНК фрагмента гена COI для 124 особей из этих локальностей. Последовательности COI, относящиеся к группе Anopheles messeae, сопоставлены с таковыми из базы данных ДНК. Исследована и количественно оценена изменчивость (меры H и π) нуклеотидной последовательности COI криптических видов А и В An. messeae и An. beklemishevi. Установлено, что изменчивость COI не позволяет дискриминировать криптические виды A и B Anopheles messeae и не имеет географической упорядоченности для этих двух видов. Сделан вывод о том, что полиморфизм по COI, наряду с инверсионным полиморфизмом видов А и В An. messeae, является для них общим и возник задолго до дивергенции их предка. Подтверждена диагностическая значимость межвидовой изменчивости ITS2.

Явление облигатной эмбриональной диапаузы (задержанной имплантации) у млекопитающих было открыто более 150 лет назад, однако до сих пор нет четкого представления об его происхождении и биологическом значении. На основании анализа имеющихся данных цитогенетики, эмбриологии, эволюционной морфологии и эволюционной экологии предполагается, что облигатная эмбриональная диапауза могла возникать у отдельных особей в пределах разных таксономических групп вследствие хромосомной мутации, вызванной изменением во внешней среде и затрагивающей экспрессию генов, контролирующих тайминг эмбриогенеза.

В Институте цитологии и генетики СО РАН в ходе экспериментальной доместикации речной выдры (Lutra lutra) было показано, что для интродукции в неволю решающим фактором является отбор животных на стрессоустойчивость в условиях антропогенной среды. В ходе доместикации речной выдры действует движущий отбор на увеличение числа особей с отсутствием реакции страха на человека.

Взаимодействие ТАТА-связывающего белка (ТВР) с ТАТА-боксом и образование комплекса ТВР/ТАТА являются первым шагом в сборке транскрипционного комплекса и центральным событием в регуляции транскрипции. Известно, что некоторые однонуклеотидные замены (SNP – single nucleotide polymorphism) в ТАТА-боксе и его фланках ассоциируются с повышенным риском возникновения различных патологий человека (Савинкова и др., 2009). Данные об изменении взаимодействия ТВР/ТАТА, приводящем к повышенному риску возникновения какой-либо патологии, в литературе практически отсутствуют. В этой работе изучали влияние SNP (–21t > c), прилегающего к ТАТА-боксу промотора гена NOS2A, на взаимодействие с ТВР человека с использованием метода поверхностного плазмонного резонанса (SPR) на биосенсоре ProteOn XPR36. Из полученных сенсограмм видно, что замена 21t>c в последовательности, прилегающей к ТАТА-боксу, практически не влияла на константу скорости ассоциации ТВР с ТАТА-содержащим олигонуклеотидом, а константы реакции диссоциации отличались примерно в два раза. Таким образом, эксперименты, проведенные с использованием метода SPR и классического метода EMSA, показали, что при иммобилизации ТВР на декстрановой поверхности микрочипа не происходит изменения аффинности его взаимодействия с ТАТА-содержащими олигонуклеотидами.

Инъекции экзогенной ДНК в сочетании с обработкой кросслинкирующим цитостатиком циклофосфаном (ЦФ) приводят к болезни и гибели экспериментальных мышей – эффект «отсроченной смерти». Установлено, что фрагменты экзогенной ДНК в течение 1–5 минут после инъекции достигают костномозгового пространства и проникают в клетки костного мозга (ККМ). ККМ, сгенерированные экстракорпорально, также захватывают фрагменты экзогенной ДНК, присутствующие в культуральной среде. При совместной инкубации фрагментированной экзогенной ДНК с ККМ мышей фрагменты ДНК интернализуются во внутренних компартментах клеток, сохраняя исходный размер. Одновременно в каждой клетке культуры экстракорпорально сгенерированных ККМ, обработанной фрагментированной экзогенной ДНК, может присутствовать до 1800 т.п.н. экзогенного материала нуклеиновых кислот. Фрагменты ДНК, доставленные в культивируемые ex vivo ККМ как интактных мышей, так и мышей, находящихся под воздействием ЦФ, замыкаются в кольцо. В случае интактных мышей в экспериментах in vivo фрагменты экзогенной ДНК могут формировать высокомолекулярные структуры. Предполагается возможность интеграции экзогенных фрагментов, локализующихся в ядре, в тело хромосом(ы) реципиентного генома мышей, находящихся под воздействием ЦФ и экзогенной ДНК.

Выполнено исследование термостабильности ряда мутантных форм белка барназы методом λ-динамики. Метод реализован в рамках программного комплекса MOLKERN. Для исследования выбраны мутации, включающие аминокислоты с ненулевым зарядом, точность расчетов которых в методе λ-динамики почти в 1∕4 случаев существенно отличается от экспериментальных данных (> 10 кДж/моль). Предложены оригинальные модификации метода λ-динамики, связанные с построением λ-потенциалов и учетом эффектов изменения заряда. Результаты выполненных расчетов (для мутации R72G) показали лучшее согласие с экспериментальными значениями, чем результаты других авторов.

Впервые рассмотрены все существующие принципы быстрой оценки генотипической дисперсии, предложены теория и методы экспрессной оценки аддитивной дисперсии для прогнозирования трансгрессий при селекционном улучшении свойств продуктивности растений-самоопылителей.

Проведен скрининг генофонда Capsicum annuum var. annuum L., включающий более 350 культурных сортов, по длине вегетационного периода и выделены надежные и разнообразные доноры признака. Подтверждено преимущество сортотипа Fasciculatum Sturt по раннеспелости и дружности созревания. Уточнены коррелятивные зависимости между длинами фенофаз, завязываемостью и скоростью роста плодов как компонентных признаков раннего урожая. Выделенные доноры в популяциях сортотипов Grossum L. (Sendt), Longum D.C. и Fasciculatum дифференцированы по адаптивности признаков «ранний урожай» и «длина фенологических фаз». Определены фоновые параметры среды для селекции на урожайность и раннеспелость.

На краснозерных и белозерных рекомбинантных инбредных линиях (F7-F10 и старше) и почти изогенных линиях установлено значимое отрицательное влияние 6Agi(6D)-хромосомы от Agropyron intermedium на устойчивость к предуборочному прорастанию яровой мягкой пшеницы Triticum aestivum. Установлены также значимые различия по устойчивости к предуборочному прорастанию между краснозерными рекомбинантными инбредными линиями, содержащими эту хромосому, что, по-видимому, связано с эффектом генетического окружения. Причины негативного влияния 6Agi(6D)-хромосомы от Agropyron intermedium на устойчивость к предуборочному прорастанию яровой мягкой пшеницы неизвестны.

Проведено изучение изменчивости комбинационной способности сортов яровой твердой пшеницы в зависимости от условий выращивания в системе топкроссов. Выявлено, что детерминация изученных признаков определяется аддитивными эффектами генов и наибольшим влияниям условий среды подвержены вариансы ОКС.

Изложены основные этапы, результаты и методы многолетних исследований по созданию исходного материала для селекции озимой твердой пшеницы. Дана оценка новых сортов по урожайности, морозо- и зимостойкости, элементам продуктивности.

Приведены результаты сравнительного изучения (2000–2009 гг.) в двух агроэкологических зонах сортов озимых зерновых тритикале, выведенных в Институте растениеводства им. В.Я. Юрьева. За период с 1977 г. в Украине зарегистрировано 16 сортов тритикале, урожайность возросла на 1,52 т/га. Новые многолинейные сорта Гарнэ и Раритет имеют высокие для пшенично-ржаных амфидиплоидов хлебопекарные свойства и превышают стандарт Амфидиплоид 256 по силе муки на 79–192 %, объемному выходу хлеба на 26–39 %, общей хлебопекарной оценке на 180–190 %.

Изучали перспективность использования диких видов картофеля для выделения и создания источников устойчивости против фитофтороза, сухой фузариозной гнили; необходимость гомозиготизации ценных аллелей контроля признаков; возможность получения первичных и вторичных межвидовых гибридов, наличие у них эффективных генов контроля устойчивости к фитофторозу, сухой фузариозной гнили, а также возможность интрогрессии этих генов в исходный селекционный материал. Перечислены сорта, созданные с непосредственным участием беккроссов сложных межвидовых гибридов.

Выявлена высокая общая и сезонная изменчивость краснодарской популяции обыкновенной злаковой тли по вирулентности к генам устойчивости сорго и ячменя, а также по RAPD-маркерам. Наблюдали отбор из популяции генотипов насекомого, специфически приспособленных к виду растения-хозяина. На ячмене преобладали авирулентные к устойчивым образцам сорго клоны. Миграция тли с ячменя на сорго приводила к быстрому накоплению клонов, вирулентных к генам устойчивости сорго Sgr1–Sgr4 и Sgr12. При смене хозяина происходит существенное изменение соотношения групп генотипов, близких по профилям RAPD-фрагментов. Распределение RAPD-маркеров не зависит от аллелей вирулентности насекомого.

В статье рассматривается фундаментальное справочное издание «Биология в Санкт-Петербурге. 1703–2008». Автор обращает внимание на основные достижения данного труда. Вместе с тем высказывается ряд замечаний и пожеланий. Делается вывод о существенном значении новой книги для дальнейшего изучения истории биологических исследований.