Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск
Online-first
125
Аннотация
Грибы арбускулярной микоризы (АМГ) образуют один из наиболее распространенных симбиозов с большинством наземных растений. АМГ снабжают растение различными минеральными элементами, в первую очередь, фосфором, а также улучшают водоснабжение. Поиск наиболее симбиотически эффективных штаммов АМГ и создание на их основе микробных препаратов – важная задача современной биологии. Идентификация AМГ очень сложна. Это связано, прежде всего, с высоким генетическим полиморфизмом AMГ, а также с трудностями их выращивания без растения-хозяина. Морфологическая идентификация AMГ часто ненадежна из-за большого числа криптических видов. В последние годы увеличивается число работ по изучению биологического разнообразия AMГ, проводимых современными методами на основе NGS (Next Generation Sequencing), в частности Illumina MiSeq. В настоящее время остается много вопросов по идентификации АМГ. К наиболее важным из них относятся: выбор маркера для генетического штрих-кодирования AMГ – консервативных или вариабельных последовательностей, а также выбор праймеров – специфичных для AMГ или универсальных. В настоящей работе мы успешно использовали универсальные праймеры ITS3 и ITS4 для секвенирования с Illumina MiSeq региона 5.8S рДНК – ITS2, содержащего как консервативные, так и вариабельные участки. Этот подход для идентификации AMГ оказался достаточно эффективным и позволил достоверно идентифицировать 8 из 9 изолятов до уровня вида: 5 – Rhizophagus irregularis, 1 – R. invermaius, 1 – Paraglomus laccatum, 1 – Claroideoglomus etunicatum. Для всех изолятов R. irregularis показаны высокая вариабельность в области ITS и отсутствие связи c экотопом клад, образуемых ITS на филогенетических деревьях. Для изолята Acaulospora sp., определенного до рода, данные NCBI все еще недостаточны для точной идентификации AMГ рода Acaulospora до вида.
75
Аннотация
Рибосомный белок S6 (RPS6) – единственный белок 40S субчастиц эукариотических рибосом, способный фосфорилироваться. Рибосомы с фосфорилированным RPS6 могут селективно транслировать 5’TOP (5’-terminal oligopyrimidine)-содержащие мРНК, которые кодируют большинство белков трансляционного аппарата клеток. Исследование трансляционного контроля 5’TOP-мРНК, которые преимущественно транслируются, когда RPS6 фосфорилирован, и перестают транслироваться, когда RPS6 дефосфорилируется, является особенно важным. В клетках Arabidopsis thaliana AtRPS6 фосфорилируется киназой AtRPS6K2, для активации которой, в свою очередь, требуется ее фосфорилирование киназами верхнего уровня (AtPDK1 – по серину (S) 296, AtTOR – по треонину (T) 455 и также по S437). Мы клонировали кДНК-ген AtRPS6K2 и провели его мутагенез in vitro, заменив кодоны S296, S437 и T455 на триплеты, кодирующие фосфомиметическую глутаминовую кислоту (E). После экспрессии обеих кДНК в клетках Escherichia coli были выделены два рекомбинантных белка: немутированный вариант – AtRPS6K2 и мутированный вариант – AtRPS6K2(S296E, S437E, T455E), предположительно, находящийся в стабильно активном состоянии. Активность этих киназ была протестирована in vitro. Показано, что обе киназы способны фосфорилировать рибосомный белок TaRPS6 в составе 40S рибосомных субчастиц, выделенных из зародышей пшеницы (Triticum aestivum L.), но активность нативной киназы была ниже в сравнении с ее фосфомиметической формой. Способность рекомбинантной нативной киназы фосфорилировать TaRPS6 может быть объяснена ее фосфорилированием бактериальными киназами на стадиях экспрессии и выделения. Фосфомиметически мутированная киназа AtRPS6K2(S296E, S437E, T455E) может служить удобным средством для исследования избирательной трансляции 5’TOP-содержащих мРНК в бесклеточной системе из зародышей пшеницы, в которой большинство 40S рибосомных субчастиц имеет фосфорилированную форму TaRPS6. Кроме того, такой подход может найти биотехнологическое применение для создания генетически модифицированных растений с увеличенной биомассой и продуктивностью за счет стимуляции роста и деления клеток.
60
Аннотация
В статье рассмотрен вариант развития моногенной формы сахарного диабета (MODY), обусловленный редкой мутацией в гене GCK. Диабет MODY представляет собой сахарный диабет с аутосомно-доминантным типом наследования, возникающий в молодом возрасте и проявляющийся в дисфункции β-клеток поджелудочной железы. Этот тип отличается от классических типов сахарного диабета (СД1, СД2) клиническим течением, тактикой лечения и прогнозом для пациента. Клинические проявления MODY гетерогенны и могут различаться даже у представителей одной семьи, носителей одинаковых мутаций. Это обусловлено как сочетанием мутаций в различных генах у индивидуума, так и воздействием внешних факторов. Методом
секвенирования нового поколения у пробанда была идентифицирована замена c.580 –1G>A (IVS5 –1G>A, rs1554335421), локализующаяся в акцепторном сайте сплайсинга пятого интрона гена GCK. Обнаруженный вариант сегрегировал с патологическим фенотипом у обследованных членов семьи. Ген GCK кодирует глюкокиназу (гексокиназу 4), которая катализирует первый шаг в различных путях метаболизма глюкозы. Мутации в этом гене ассоциированы с сахарным диабетом взрослого типа у молодых, подтип 2 (MODY2). Заболевание характеризуется незначительным повышением глюкозы натощак, хорошо контролируется медикаментами и отличается низкой распространенностью микро- и макрососудистых осложнений. Представленный в исследовании случай MODY2 выявил клиническую значимость мутации в сайте сплайсинга гена GCK. При возникновении у молодых людей и беременных женщин неклассического сахарного диабета проведение генетического тестирования необходимо для подтверждения диагноза и оптимального выбора тактики и способа лечения.
20
Аннотация
Ген TRPM8 кодирует ионный канал, который является холодовым рецептором в афферентных нейронах соматосенсорной системы млекопитающих. Мы изучили распределение частот гаплотипов из шести ОНП гена TRPM8 в евразийских популяциях человека, включая русских, казахов и чукчей. Четыре из шести ОНП расположены в экзоне 7 (rs13004520, rs28901637, rs11562975, rs17868387), ОНП rs7593557 находится в экзоне 11. Эти экзоны кодируют фрагменты N-терминального домена, необходимого для функционирования канала в плазматической мембране афферентных нейронов. ОНП rs11563071 расположен в экзоне 23, кодирующем фрагмент С-терминального домена канала. Основное различие в популяционном распределении гаплотипов определяет ОНП из экзона 11, обусловливающий Ser419Asn замещение в белке. Контрастные различия в многообразии и частотах гаплотипов наблюдали между популяциями чукчей и русских. Частоты основного гаплотипа Н1, относящегося к 419Ser вариантам гена TRPM8, существенно различались в изученных популяциях: 0.738 у русских, 0.507 у казахов, 0.337 у чукчей (p < 0.001). Для азиатских популяций характерны варианты гена TRPM8, кодирующие 419Asn и содержащие минорные аллели ОНП rs28901637 (P249P) и rs11562975 (L250L) в экзоне 7. Суммарная частота таких гаплотипов у русских составляет 0.032, по сравнению с 0.142 у казахов и 0.358 у чукчей (p < 10–3 для обоих сравнений). Частота всех 419Asn вариантов у чукчей сопоставима с таковой африканцев, однако частота минорных аллелей rs28901637 и rs11562975 у африканцев низкая. По-видимому, в процессе колонизации человеком Евразии минорные аллели этих ОНП дивергировали в зависимости от структуры rs7593557 в экзоне 11. Нами проанализированы последовательности пяти изоформ мРНК гена TRPM8, выделенных исследователями из разных тканей. Показано, что они транскрибированы c основного варианта H1 гена TRPM8, но содержат различные старт-кодоны трансляции, генерированные альтернативным сплайсингом про-мРНК.
6
Аннотация
В настоящее время существует представление о вовлеченности глутаматергической системы в механизмы развития аутизма. В предыдущих исследованиях нами было показано, что негативный социальный опыт, приобретенный в ежедневных межсамцовых конфронтациях, приводит к нарушениям в социальном поведении: снижению коммуникативности, нарушению социализации, появлению стереотипных форм поведения, которые могут рассматриваться как симптомы аутистического спектра. В связи с этим целью нашей работы было изучение с помощью транскриптомного анализа изменений экспрессии генов, кодирующих белки, вовлеченные в функционирование глутаматергической системы (ГГ), и генов, связанных с патологией аутизма (ГА), в гиппокампе. В эксперименте использовали животных с нарушениями социального поведения, вызванными повторным опытом социальных побед или поражений в ежедневных агонистических взаимодействиях. Для формирования групп животных с контрастными типами поведения использовали модель сенсорного контакта (хронического социального стресса). Полученные образцы мозга были секвенированы в ЗАО «Геноаналитика» (http://genoanalytica.ru/,, Россия, Москва). Транскриптомный анализ показал, что у агрессивных животных снижается экспрессия генов Shank3, Auts2, Ctnnd2, Nrxn2, для которых показано участие в развитии аутизма, а также глутаматергического гена Grm4. В то же время у животных с негативным социальным опытом экспрессия ГА Shank2, Nlgn2, Ptcdh10, Reln, Arx возрастает. При этом ГГ (Grik3, Grm2, Grm4, Slc17a7, Slc1a4, Slc25a22), за исключением гена Grin2a, повышают свою экспрессию. Корреляционный анализ выявил статистически значимую взаимосвязь измененной экспрессии ГГ и ГА. Полученные результаты, с одной стороны, могут служить подтверждением участия глутаматергической системы в патофизиологии развития симптомов аутистического спектра, с другой – свидетельствовать о коэкспрессии ГГ и ГА в гиппокампе, развивающейся под влиянием социальной среды. Так как подавляющее большинство ГА, изменивших экспрессию в настоящем исследовании, являются генами, связанными с клеточным скелетом и внеклеточным матриксом, в частности участвующими в формировании синапсов, а ГГ, изменившие свою экспрессию, – генами, кодирующими субъединицы рецепторов, то можно предположить, что вовлечение ГГ в патофизиологию аутизма происходит на уровне рецепторов.
9
Аннотация
Известно, что ожирение и сахарный диабет приводят к развитию метаболического синдрома и неалкогольной жировой болезни печени. В поддержании клеточного гомеостаза при неалкогольной жировой болезни печени принимают активное участие механизмы запрограммированной клеточной гибели. Белки семейства BCL-2 являются ключевым регулятором физиологического и патологического апоптоза. Используемые в исследовании гомозиготные самцы мышей линии BKS.Cg-Dock7mLeprdb/+/+/J (мыши db/db) характеризуются прогрессирующим ожирением и развитием сахарного диабета 2-го типа (СД2), выраженной гипергликемией с 4–8-й недели жизни и развитием органных поражений после 8–10-й недели. Целью работы было изучить экспрессию молекулярно-клеточных регуляторов апоптоза в клетках печени самцов мышей db/db на разных сроках развития ожирения и сахарного диабета (в возрасте 10 и 18 нед). Проведены иммуногистохимический анализ (с помощью непрямого авидин-биотинового пероксидазного метода) и морфометрическая оценка экспрессии антиапоптотического белка Bcl-2 и проапоптотического протеина Bad в клетках печени исследуемых животных на разных сроках развития ожирения и СД2. В печени исследуемых самцов в возрасте 10 нед установлено превышение значения площади окрашивания на белок Bcl-2 над белком Bad. Индекс соотношения площадей экспрессии Bcl-2/Bad у 10-недельных животных оказался в два раза выше по сравнению с 18-недельными особями, что свидетельствует о наличии условий для блокирования процессов апоптоза в печени мышей db/db более раннего возраста. На 18-й неделе жизни у самцов мышей db/db обнаружено почти трехкратное увеличение площади экспрессии белка Bad на фоне неизменившейся экспрессии белка Bcl-2. Снижение значения соотношения площадей окрашивания Bcl-2/Bad у 18-недельных животных произошло за счет роста площади экспрессии Bad, что подтверждает отсутствие антиапоптотической защиты клеток и создает условия для активации митохондриальной «ветви» апоптоза в печени самцов мышей db/db с выраженными признаками ожирения и СД2.

Статьи

82
Аннотация
Гипоталамические меланокортиновые рецепторы 4-го типа (МК4Р) принимают участие в поддержании баланса энергии. Мутации в гене, кодирующем МК4Р, – наиболее распространенная причина монолокусного ожирения у людей. Фактор роста фибробластов 21 (FGF21) рассматривают в качестве перспективного кандидата для медикаментозного лечения ожирения, однако неизвестно, влияет ли он на меланокортиновое ожирение. Пол особей необходимо учитывать при проведении доклинических исследований, но у лабораторных животных фармакологические эффекты FGF21 изучали только на самцах. В настоящей работе исследовано влияние FGF21 на метаболизм у самцов и самок мышей с мутацией lethal yellow в локусе агути (Ay ), которая приводит к блокаде МК4Р в гипоталамусе и развитию ожирения. Самцам и самкам мышей Ay линии C57Bl с развитым ожирением вводили подкожно в течение 10 дней физиологический раствор или FGF21 (1 мг/кг). Измеряли потребление пищи (ПП), массу тела (МТ), показатели крови и экспрессию генов в печени, мышцах, бурой жировой ткани, подкожной и висцеральной белой жировой ткани и гипоталамусе. Эффекты FGF21 зависели от пола животных. У самцов FGF21 снижал МТ и уровень инсулина в крови и не влиял на ПП. У самок FGF21 увеличивал ПП и массу печени, но не влиял на МТ. У контрольных самок Ay экспрессия генов углеводно-жирового обмена (Ppargc1a, Cpt1, Pck1, G6p, Slc2a2) в печени и генов липогенеза (Pparg, Lpl, Slc2a4) в висцеральной жировой ткани была выше, чем у самцов, и введение FGF21 снижало экспрессию этих генов только у самок. Введение FGF21 уменьшало уровень мРНК ПОМК в гипоталамусе только у самцов. Полученные результаты демонстрируют, что фармакологический эффект FGF21 значительно различается у самцов и самок мышей с мутацией Ay : в отличие от самцов, самки проявляют устойчивость к катаболическому действию FGF21.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)