Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск
Том 21, № 3 (2017)
Скачать выпуск PDF

Генетика человека. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

290-295 174
Аннотация
Ген TRPM8 кодирует холодовой рецептор TRPM8, имеющий большое значение в процессах адаптации к холоду, а также в процессах метаболизма и иммунного ответа. Ранее было обнаружено, что варианты полиморфизма гена TRPM8, распространенные в популяциях человека, ассоциируются с различной чувствительностью к холоду. В настоящей работе исследована изменчивость всех экзонов и прилегающих интронных последовательностей этого гена в выборках коренного населения Сибири, представляющего региональные группы Северо-Восточной, Центральной, Южной и Западной Сибири. Из 21 вариабельного локуса в девяти случаях частота производных аллелей составила более 10 % (локусы rs28901637, rs11562975, rs10929319, rs28901644, rs7593557, rs12185590, rs10171428, rs11563208, rs11563071). Различные варианты этих наиболее частых у коренного населения Сибири полиморфных локусов формируют 26 гаплотипов. Помимо общих для всех региональных выборок гаплотипов (7 гаплотипов, распространенных с частотой 2–28 %), в каждой из проанализированных выборок выявлены уникальные гаплотипы. Из них большой интерес представляет гаплотип, характеризующийся производным аллелем T в локусе rs11563208 и распространенный с частотой 14 % на северо-востоке Азии (у коряков и чукчей). Синонимичная замена в локусе rs11563208 может иметь функциональное значение, поскольку соответствующая этому локусу аминокислота (изолейцин в позиции 1016 белка TRPM8) расположена в функционально важном TRP-домене и, следовательно, может повлиять на процессы терморецепции. Предполагается также, что появление гаплотипа, несущего аллель rs11563208-T, обусловлено необходимостью противодействовать ингибированию рецепторов TRPM8 со стороны полиненасыщенных жирных кислот, которыми обогащена традиционная диета коренного населения северо-востока Азии (эскимосов, чукчей и коряков).
296-303 196
Аннотация

Большинство работ по генетике спорта направлено на выявление различий между генотипами спортсменов и контрольной группы. Очевидно, генетические различия должны быть и среди спортсменов разной квалификации, поскольку чем больше благоприятных для спорта аллелей содержится в генотипе атлета, тем более высоких результатов он может достичь. Кроме того, спортивная одаренность зависит не только от наличия тех или иных полиморфных вариантов генов, но и от уровня их экспрессии, которая меняется в процессе тренировок у разных людей по-разному.

Цель исследования – сравнить генотипы атлетов разной спортивной квалификации и проанализировать изменение активности генов, обеспечивающих адаптацию спортсменов к физическим нагрузкам. Методом ПЦР проанализированы генотипы 143 представителей 18 национальных команд Беларуси по разным видам спорта. Сравнение генотипов спортсменов разной квалификации (мастеров спорта, мастеров спорта международного класса, заслуженных мастеров спорта) показало, что чем выше квалификация спортсменов, тем чаще встречаются в их генотипах благоприятные для спорта аллельные варианты, что доказывает необходимость соответствующего генетического потенциала для достижения высоких спортивных результатов. У 15 высококвалифицированных спортсменов-конькобежцев проведен анализ экспрессии генов UCP2, HIF1A и MTHFR в ответ на двухнедельную гипоксическую тренировку. Выявлено статистически значимое увеличение среднегруппового уровня мРНК генов UCP2 и MTHFR в ответ на гипоксию, в то время как экспрессия гена HIF1A статистически значимо снизилась. При этом индивидуальные уровни экспрессии генов UCP2, HIF1A и MTHFR как на начальном этапе гипоксической тренировки, так и по ее окончании у спортсменов существенно различались. На примере гена UCP2 показано влияние полиморфизма на экспрессию гена: для носителей генотипа Val/Val гена UCP2 установлена более высокая активность гена по сравнению с носителями генотипов Val/Ala и Ala/Ala. Следовательно, генотипирование и анализ экспрессии генов имеют большое значение для отбора и подготовки спортсменов. 

Физиологическая генетика. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

304-311 127
Аннотация
В экспериментах с многоразовым ингаляционным введением наноразмерных частиц оксидов металлов показано отсутствие значимой взаимосвязи между количеством предъявлений и концентрацией металла в обонятельных луковицах. Это обстоятельство ставит вопрос о возможном снижении эффективности захвата твердых частиц ольфакторным эпителием при повторных поступлениях в носовую полость. В данной работе проведено сравнение эффективности назального транспорта магнитоконтрастных наночастиц при их однократном и многократном интраназальном введении и оценено их воздействие на морфофункциональные характеристики ольфакторной системы. Согласно полученным данным, накопление MnO-НЧ в обонятельных луковицах мышей снижается при их повторных интраназальных аппликациях. Кроме того, снижение эффективности ольфакторного транспорта, наблюдаемое при многократном введении MnO-НЧ, частично восстанавливается при интраназальной аппликации муколитика (0.01 М N-ацетил-L-цистеин). При этом концентрация частиц в обонятельных луковицах была пропорциональна объему данной структуры, который, в частности, зависит от количества синаптических контактов между обонятельными луковицами и ольфакторным эпителием. Следует отметить, что при многократном введении MnO-НЧ у мышей снижается толщина ольфакторного эпителия. Таким образом, при многократном интраназальном введении MnO-НЧ снижается эффективность ольфакторного транспорта наночастиц из носовой полости в мозг, что сочетается с увеличением вязкости мукозального слоя и снижением количества синаптических контактов между обонятельными луковицами и ольфакторным эпителием. Полученные результаты свидетельствуют о наличии естественных механизмов защиты ольфакторного эпителия от проникновения патогенов и ксенобиотиков и позволяют сформулировать конкретные практические рекомендации, касающиеся интраназальной аппликации лекарственных препаратов.
312-316 141
Аннотация

Описторхоз, обусловленный паразитированием кошачьей двуустки Opisthorchis felineus в желчных протоках печени человека и рыбоядных млекопитающих, распространен преимущественно на территории бывшего СНГ и стран Восточной Европы. Это заболевание приводит к нарушениям функций печени и поджелудочной железы: холангитам, холециститу, фиброзу печени, панкреатиту. Секреторно-экскреторный белковый продукт гельминтов считается ключевым фактором в системе взаимоотношений «паразит–хозяин» и опосредует многообразие плейотропных патогенных эффектов влияния гельминтов на организм хозяина.

Цель данной работы – определение механизма секреции паразитарных белков тиоредоксин пероксидазы и глутатион-S-трансферазы в условиях окислительного стресса in vitro. Методом Вестерн-блот анализа с использованием специфических антител против рекомбинантных белков описторха O. felineus показано, что гельминты экскретируют белки тиоредоксин пероксидазу и глутатион-S-трансферазу в среду инкубации in vitro. При этом моделирование окислительного стресса in vitro приводит к увеличению содержания белков тиоредоксин пероксидазы и глутатион-S-трансферазы в среде инкубации. С помощью иммуногистохимии продемонстрировано, что тиоредоксин пероксидаза и глутатион-S-трансфераза обнаруживаются в тканях желчных протоков экспериментальных животных (хомяков), а также людей, больных описторхозом. Полученные данные важны для понимания молекулярных механизмов патогенеза описторхоза, а также для усовершенствования методов иммунодиагностики описторхоза и ассоциированных с ним заболеваний. 

317-322 103
Аннотация
Ревматоидный артрит (РА) – тяжелое системное заболевание соединительной ткани с преимущественным поражением суставов по типу хронического прогрессирующего эрозивно-деструктивного полиартрита и внесуставными проявлениями. При РА разрушаются хрящевые поверхности суставов, наблюдаются дегенеративные изменения подхрящевой костной ткани, нарушается подвижность суставов, происходит их деформация. РА страдает около 1 % человеческой популяции. Эффективный способ лечения РА – биологическая терапия с помощью рекомбинантных белков-антагонистов воспалительных цитокинов. Наиболее широко в клинической практике используют ингибиторы фактора некроза опухолей (TNF – tumor necrosis factor) – рекомбинантные TNF-рецепторы и антитела к TNF. Однако эти методы лечения не лишены побочных эффектов. Отмечается повышенная восприимчивость пациентов к инфекционным заболеваниям, увеличивается риск развития онкологических и аутоиммунных патологий. Кроме того, часто происходит снижение эффективности лечения из-за развития иммунного ответа на терапевтический белок. Побочные эффекты связаны с регулярным системным введением больших доз рекомбинантного белка, одним из способов решения этой проблемы может стать генная терапия. Основой новых генотерапевтических препаратов для лечения РА и других заболеваний человека могут стать гены различных вирусов, кодирующие разные иммуномодулирующие белки. Поксвирусы обладают беспрецедентным по сравнению с вирусами других семейств набором генов, продукты которых эффективно модулируют защитные функции организма хозяина. В частности, в геномах ортопоксвирусов есть гены, кодирующие TNF-связывающие белки. Ранее в различных лабораторных моделях было показано, что рекомбинантный TNF-связывающий белок CrmB является эффективным блокатором TNF. Эффективность лечения может снижаться из-за развития иммунного ответа на терапевтический белок, поэтому такие препараты должны обладать низкой иммуногенностью. В настоящей работе показано, что кандидатные антиревматические генотерапевтические плазмидные конструкции, кодирующие поксвирусный TNF-связывающий белок, обладают гораздо меньшей иммуногенностью по сравнению с белковыми препаратами.

Генетика и селекция растений. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

323-333 188
Аннотация
Одними из ключевых генов в селекции пшеницы, влияющих на адаптивность и урожайность культуры, являются гены VRN1. В недавних исследованиях установлена ассоциация полиморфизма нуклеотидной последовательности четвертого экзона гена VRN-A1 с вариабельностью количественных показателей ряда агрономически ценных признаков озимой пшеницы, таких как чувствительность к продолжительности яровизации, морозостойкость, время выхода в трубку и время колошения. Однако эти исследования были выполнены на ограниченном количестве сортов T. aestivum и не охватывали другие виды полиплоидной пшеницы. В ранних исследованиях не предполагалось наличия более чем одной копии гена VRN-A1 на геном. Кроме того, только недавно было показано, что ген VRN-D4 отличается от VRN-A1 всего по нескольким однонуклеотидным мутациям. В настоящей работе проанализировано распределение гаплотипов экзона-4 гена VRN-A1 в 158 образцах 6 видов тетраплоидной и 5 видов гексаплоидной пшеницы, несущих различные аллели этого гена. Для идентификации гаплотипов экзона-4 гена VRN-A1 был разработан кодоминантный маркер, основанный на модуляции кривизны молекул ДНК. Полиморфизм экзона-4 выявлен исключительно в гексаплоидной пшенице и ассоциирован с наличием не менее чем двух копий гена VRN-A1 в геноме. За исключением одного образца, мутантный тип экзона-4 встречался только в комбинации с диким типом. Разработаны аллель-специфические праймеры, благодаря которым, в отличие от существующих методов, можно исключить гаплотипы гена VRN-D4 в ходе анализа гаплотипов VRN-A1. В результате расширения анализируемого участка идентифицированы дополнительные гаплотипы, ассоциированные с полиморфизмом адениновых трактов в интроне-4. При этом получено расщепление по гаплотипу среди образцов, характеризующихся только одним, диким, типом экзона-4 VRN-A1, а также доминантных аллелей этого гена. На основании установленных ассоциаций между гаплотипом и аллельным вариантом гена VRN-A1 в тетраплоидной пшенице вида Triticum dicoccum идентифицирован новый, предположительно доминантный, аллель этого гена (обозначен Vrn-A1k), несущий 42 п.н. инсерцию в области промотора.
334-340 95
Аннотация
В процессе формирования органов растения баланс программированного деления и позиционной дифференцировки клеток поддерживается за счет межклеточного обмена сообщениями с помощью сигнальных молекул, избирательно узнаваемых рецепторами. Среди последних паралоги GASSHO1 и GASSHO2 – киназы с лейцин-богатыми повторами, участвующие в регуляции идентичности и функционирования различных клеток корня и эпидермиса. Гены GASSHO охарактеризованы главным образом в Arabidopsis thaliana. Их несомненная значимость в сочетании с консервативностью базовых процессов онтогенеза придает изучению киназ GASSHO у других видов растений, отличающихся типом питания и нетрадиционным развитием, особенную актуальность. Целью работы была идентификация генов GASSHO у представителя покрытосеменных, подъельника Monotropa hypopitys, который является бесхлорофилльным микогетеротрофом. В результате проведенного поиска среди данных секвенирования транскриптомов различных тканей (корни с адвентивными почками, прицветники и цветки) двух индивидуальных растений, находящихся на стадии позднего цветения, были идентифицированы неполные последовательности мРНК двух паралогичных генов MhyGASSHO1 (MhyGSO1) и MhyGSO2. Структурный анализ кодируемых ими неполных аминокислотных последовательностей выявил консервативные домены, характерные для рецепторных киназ с лейцин-богатыми повторами, в последовательности MhyGSO1 и N-концевой лейцин-богатый домен в последовательности MhyGSO2. Филогенетический анализ белков MhyGSO1 и MhyGSO2 подтвердил их гомологию с киназами GSO1 и GSO2 у представителей Rosids и Asterids. При этом ближайшими гомологами белков MhyGSO1 и MhyGSO2 оказались киназы GSO1 и GSO2 у представителей порядка Solanales (Asterids). Количественный анализ транскриптов MhyGSO1 и MhyGSO2 выявил экспрессию обоих генов в цветках и прицветниках, а гена MhyGSO1 – также в корнях с почками. Характер экспрессии исследуемых генов в совокупности с известными данными о генах GSO1 и GSO2 (A. thaliana) предполагает взаимодополняющую деятельность паралогов GASSHO в сигнальных путях развития подъельника, в частности в ответе на экзогенную сахарозу и в развитии репродуктивных органов и эмбриональных соцветий.
341-346 163
Аннотация
Технологическое назначение зерна и муки мягкой пшеницы определяется в значительной степени структурой эндосперма зерновок. Ее изменчивость у сортов мягкой пшеницы зависит в основном от множественного аллелизма по одному локусу, Ha, в хромосоме 5D, приводящего к непрерывной вариации этого признака. Эндосперм зерна может изменяться от твердозерного стекловидного, пригодного для дрожжевого хлебопечения, до мягкозерного мучнистого, благоприятного для кондитерских и технических целей. Кроме того, на данные признаки, особенно на стекловидность, сильное влияние оказывают условия выращивания. Ранее в хромосому 5А линии 84/98w был интрогрессирован локус Ha-Sp от Aegilops speltoides Tausch., который снижает твердозерность и стекловидность эндосперма, подобно доминантному аллелю локуса Ha. В данной работе впервые описаны получение и испытание супермягкозерных линий, в генотипе которых объединены гомеоаллельные локусы Ha-Sp линии 84/98w и Ha мягкозерного сорта Chinese Spring. Линии выделены из шестого-восьмого поколений самоопыленных гибридов F2. Они стабильно в полевых и тепличных условиях демонстрируют большую, чем родительские формы, мягкозерность. Эти линии могут быть использованы в селекции сортов пшеницы, для муки из которых не потребуются химические разрыхлители в кондитерском производстве. Возможно также их применение в технических целях для производства биоэтанола. Кроме того, эти линии могут послужить генетической моделью для изучения функциональной активности гомеоаллельных генов в сложных полиплоидных геномах растений.
347-353 196
Аннотация
К приоритетным направлениям развития растениеводства в России относятся рост валового производства зерна пшеницы и повышение стабильности урожая по годам. Урожайность зерна коммерческих сортов значительно варьирует из-за громадных потерь от воздействия неблагоприятных биотических и абиотических факторов. Повышение устойчивости к стрессовым факторам создаваемых сортов мягкой пшеницы может быть достигнуто за счет привлечения в гибридизацию всего разнообразия генетических ресурсов близкородственных видов и родов. Представлены результаты фенотипической оценки линий гексаплоидной синтетической пшеницы, созданных в CIMMYT скрещиванием сортов твердой пшеницы селекции Селекционно-генетического института (г. Одесса, Украина) и сорта Pandur из Румынии (T. durum Desf., геном АВ) с Ae. tausсhii Coss. (геном D), а также 15 линий синтетической пшеницы селекции Киотского университета (Япония), полученных скрещиванием сорта твердой пшеницы Langdon (США) с формами эгилопса различного экологического происхождения. Исследования проведены в 2016 г. на опытном поле Омского государственного аграрного университета в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Между синтетиками выявлены генотипические различия по продолжительности периода «всходы–колошение» и по устойчивости к болезням. Наиболее скороспелые линии отмечены в гибридной комбинации Aisberg/Ae.sq.(511). Гибридные комбинации Ae.sq.(369) с сортом твердой пшеницы Aisberg, Ae.sq. (310) с сортом Ukr-Od 1530 и Ae.sq.(223) с сортом Pandur характеризуются комплексной устойчивостью к грибным болезням. В целом варьирование степени поражения линий ржавчиной было в пределах от 5 до 70 %, мучнистой росой – от 10 до 90 %. Выделены линии с высокой комплексной устойчивостью к мучнистой росе, бурой и стеблевой ржавчине, полученные скрещиванием сорта Ukr-od 1530.94 с Ae. tauschii (392); (629); (1027); (1031) и линий Langdon/Ku-2074; Langdon/Ku-2075; Langdon/Ku-2100; Langdon/ Ku-2079. Выделенные по комплексу ценных признаков линии синтетиков пшеницы представляют интерес в качестве исходного материала для селекционных программ.

Филогенетика. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

354-359 192
Аннотация
В работе изучена генетическая изменчивость редкого вида гюльденштедтии однолистной (Gueldenstaedtia monophylla) из семи природных популяций в центральной части ее ареала (Онгудайский район Республики Алтай). Для характеристики генетического разнообразия этого реликтового вида как на видовом, так и на популяционном уровне был использован SDS-электрофорез запасных белков семян. Полипептидные спектры семян содержали от 17 до 32 белковых компонентов, из которых 28 были полиморфными. В популяциях G. monophylla выявлен достаточно высокий уровень генетического полиморфизма, величина индекса генетического сходства внутри изученных популяций варьировала от 0.673 до 0.813. Наибольшая изменчивость запасных белков семян установлена в популяциях Инегень (0.673) и Малая Иня (0.734). Самый низкий уровень изменчивости полипептидных спектров выявлен в популяции Большой Яломан (0.813). Генетическая дистанция Nei между изученными популяциями составила 0.018–0.215, наибольшая дистанция по белковым спектрам (0.215) найдена между популяциями Инегень и Малая Иня. Популяция Инегень – наиболее удаленная от других изученных нами популяций, дистанция Nei между этой популяцией и всеми остальными варьирует от 0.113 до 0.215. С помощью анализа молекулярной дисперсии AMOVA установлено, что доля внутрипопуляционной изменчивости составляет 53 %, а межпопуляционной – 47 %. Возможно, достаточно высокое генетическое разнообразие в популяциях G. monophylla обеспечивается и поддерживается за счет таких биологических особенностей вида, как перекрестное опыление, большая продолжительность жизни и длительный репродуктивный период. Результаты исследования показывают, что некоторые редкие виды способны поддерживать значительное генетическое разнообразие даже при небольшом размере популяций. Судя по достаточно высокому уровню генетической изменчивости гюльденштедтии однолистной, можно предположить, что в настоящее время генетический дрейф и инбридинг не представляют угрозы для ее выживания. При разработке охранных мероприятий для данного вида основное внимание следует уделить сокращению антропогенной нагрузки в местах произрастания популяций и предотвращению разрушения местообитаний G. monophylla.
360-367 142
Аннотация
Ульва – самая распространенная зеленая водоросль, обитающая у побережья Египта. Во всем мире она ис­ пользуется в качестве продукта питания, применяется в медицинских целях, а также идет на удобрения и фураж. В статье приводятся результаты первого иссле­ дования морфологических, генетических и биохими­ ческих различий между четырьмя видами водорослей рода Ulva, образцы которых были собраны в Восточной бухте города Александрии (Египет). При исследовании морфологии таллуса были выявлены значительные видоспецифические различия, но данных для того, чтобы отделить один вид от другого в пределах одного и того же рода, недостаточно, поскольку на указанный признак влияют как экологические факторы, так и ста­ дия развития растения. Генетические различия между исследованными видами ульвы анализировали с помо­ щью метода случайно амплифицируемой полиморфной ДНК (RAPD). Анализ дендрограммы показал, что наибо­ лее близки друг к другу виды U. lactuca и U. compressa, тогда как U. fasciata является видом, отдаленным как от U. lactuca, так и от U. compressa. В то же время было по­ казано, что U. linzea является уникальным видом. Разли­ чия, выявленные между видами ульвы методом RAPD, говорят о возможности получения «фингерпринта» для индивидуальных водорослей при использовании лишь небольшого числа праймеров. На основе своего биохи­ мического состава (белкового, углеводного, липидного и пигментного) собранные виды были разбиты на две группы: в одну вошли U. fasciata и U. lactuca, а в другую – U. compressa и U. linzea.
368-373 146
Аннотация
За миллионы лет эволюции геномы современных насекомых накопили значительное количество мутаций. Геномные различия неко­ торых представителей класса Insecta, принадлежащих одному семейству или отряду, настолько велики, что могут завести в тупик при проведении филогенетических исследований и требуют использования нетрадиционных методов анализа. Известно, что молекулярная эволюция идет не только путем единичных нуклео­ тидных замен, но и включает в себя более крупные геномные пере­ стройки, такие как изменение порядка генов. Гены митохондри­ альной ДНК (мтДНК) достаточно часто используются в качестве маркера для филогенетических исследований у многих организ­ мов, в том числе членистоногих, поскольку мтДНК многокопийна, наследуется по материнской линии, не подвержена рекомбинации и достаточно быстро (относительно ядерного генома) накапливает мутации. К настоящему времени в общедоступных базах данных собрано большое количество полных нуклеотидных последова­ тельностей митогеномов (тысячи организмов), однако их филоге­нетический анализ имеет свои сложности, особенно для пред­ ставителей класса Насекомые (Insecta), чья эволюция занимает значительный отрезок геологического времени. Целью данного исследования была оценка возможности использования новых методических приемов филогенетического анализа насекомых. Сравниваются два способа филогенетического анализа. Первый метод использует изменчивость нуклеотидной последовательно­ сти мтДНК, второй – порядок генов в полных митохондриальных геномах как дополнительный маркер. Показано, что порядок генов может быть применен в качестве дополнительного маркера при филогенетических исследованиях представителей отряда Hymenoptera. Разработана программа mitoSpider, с помощью ко­ торой выявлены 63 последовательности митогеномов насекомых, где количества генов отличаются от стандартного (для высокоор­ ганизованных Metazoa).
374-379 125
Аннотация
Дождевые черви комплекса Aporrectodea caliginosa – обычные обитатели многих антропогенных и естественных биотопов, нередко доминанты сообществ. Считается, что на территории России встречаются два подвида: A. c. caliginosa и A. c. trapezoides. В последнее время к этому комплексу относят и вид Aporrectodea longa. В статье сделана попытка обобщения полученных материалов о генетическом разнообразии названных таксонов червей, собранных нами в России, а также в некоторых точках Беларуси и Казахстана. Подвид A. c. caliginosa на территории России представлен двумя филогенетическими линиями – второй и третьей, при этом последняя доминирует (около 73 % образцов). Кроме того, линии имеют различную распространенность: вторая обнаружена практически на всей исследуемой территории, третья встречалась в небольшом количестве точек на периферии обследованной территории. Генетическая изменчивость червей второй линии заметно выше, чем третьей, а время дивергенции почти в три раза больше. Часть образцов, определенных по степени пигментации как A. c. caliginosa, имела гаплотип cox1 A. c. trapezoides; результаты анализа ядерных последовательностей подтвердили диагноз. Таким образом, степень пигментации у названного подвида может значительно варьировать. Кроме того, два образца A. longa имели последовательности, идентичные последовательностям филогенетической линии 1 этого вида, известной с севера Западной Европы. Это первые случаи выявления в Западной Сибири A. c. trapezoides и A. longa. Приведенные данные свидетельствуют о том, что в ряду A. c. caliginosa – линия 2 – A. c. caliginosa – линия 3 – A. c. trapezoides и A. longa наблюдается снижение и генетической изменчивости и встречаемости.


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


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