Прионы – это альтернативные инфекционные конформации ряда клеточных белков. В отношении протеина PrP^C(PrP – от англ. prion protein, С – common, обычный) прионная конформация, получившая название PrP^Sc (Sc – scrapie, скрейпи или почесуха овец), оказалась патологической. У млекопитающих PrP^Sc является этиологическим фактором трансмиссивных губчатых энцефалопатий, характеризующихся накоплением в головном мозге агрегатов PrP^Sc, которые обладают амилоидными свойствами. МикроРНК и длинные некодирующие РНК могут транслироваться в функциональные пептиды, оказывающие регуляторное воздействие на гены, продуктами которых они служат. Сделано предположение о роли активации специфических некодирующих РНК под влиянием прионов в качестве одного из механизмов патогенеза прионных болезней. Обнаружены изменения уровней микроРНК в тканях головного мозга, а также в экзосомах, содержащих аномальную изоформу PrP^Sc у больных трансмиссивными губчатыми энцефалопатиями. Выявлены ассоциации аллелей микроРНК с развитием болезни, что говорит о возможной роли специфических последовательностей некодирующих РНК в катализе образования прионов из нормального белка. Предполагается, что измененные N-концевые пространственные домены PrP^Scспособны связываться с регуляторными последовательностями специфических генов некодирующих РНК. В результате активируется экспрессия данных некодирующих РНК, которые, в свою очередь, могут взаимодействовать с PrP^C, катализируя их преобразование в PrP^Sc. Происходит экспоненциальный рост количества PrP^Sc. В головном мозге животных и человека наблюдается активность мобильных элементов, оказывающие регуляторное влияние на дифференцировку нейрональных стволовых клеток. Транспозоны составляют основу доменных структур длинных некодирующих РНК, служат важными источниками микроРНК. Так как прионные болезни могут возникать в виде спорадических и наследственных случаев, а на восприимчивость к заболеванию влияет полиморфизм в белок-кодирующих генах и генах микроРНК, можно предположить роль роль специфического состава и особенностей функционирования транспозонов в их патогенезе. Активация транспозонов в головном мозге на определенных стадиях развития, а также под действием стресса отражается в характере экспрессии специфических некодирующих РНК, способных катализировать переход белка PrP^C в PrP^Sc. Исследование в данном направлении может стать основой для таргетной терапии прионных болезней с использованием микроРНК в качестве мишеней.

Матриксные металлопротеиназы (ММП) играют важную роль в патогенезе псориаза, а также ряда других аутоиммунных заболеваний. Накопление интерлейкина 17A (ИЛ-17A) и других провоспалительных цитокинов в межклеточном матриксе приводит к индукции генов некоторых матриксных металлопротеиназ, в частности MMP1. Рост протеолитической активности в межклеточном матриксе меняет его состав и свойства, а также способствует структурной реорганизации пораженного болезнью участка кожи. Структурная реорганизация, в свою очередь, приводит к изменению внешнего облика кожных покровов и образованию псориатических бляшек. Целью данной работы было исследовать влияние РНК-интерференции MMP1 на биологические эффекты ИЛ-17A, такие как способность данного цитокина стимулировать  миграцию и пролиферацию эпидермальных кератиноцитов человека, а так же регулировать экспрессию генов, которые играют важную роль в процессе дифференцировки данного типа клеток. В работе использовали иммортализованные эпидермальные кератиноциты с «нокдауном» MMP1 и без него – HaCaT-ММП1 и HaCaT-КТР соответственно. Для оценки пролиферации клеток сопоставляли кривые их роста. Миграцию клеток оценивали путем сравнения репрезентативных фотографических изображений, которые были получены через равные промежутки времени. Изменения в экспрессии генов анализировали методом ПЦР в режиме реального времени. Согласно полученным результатам, в клетках, обработанных ИЛ-17A, РНК-интерференция MMP1 приводит к уменьшению экспрессии MMP9 и MMP12, FOSL1, CCNA2, IVL, KRT14 и KRT17, а также к увеличению экспрессии MMP2, CCND1 и LOR. «Нокдаун» MMP1 замедляет процесс миграции клеток и приводит к снижению скорости их пролиферации. Таким образом, проведенное нами исследование показало, что в присутствии ИЛ-17A РНК-интерференция MMP1 обладает потенциальным терапевтическим эффектом, который может быть использован при лечении псориаза. «Нокдаун» ММП1 позволяет воздействовать на пролиферацию и миграцию клеток, а также контролировать экспрессию важных для патогенеза болезни генов (MMP1, MMP2, MMP9 и MMP12, CCNA2, CCND1, KRT14 и KRT17).

Транспорт воды и ионов клетками эндотелия роговицы определяет ее жизнеспособность и оптические свойства. Исследовали влияние гипотермической консервации роговицы глаза на концентрацию натрия в клетках эндотелия роговицы. С этой целью определяли внутриклеточную кон центрацию натрия в клетках эндотелия роговицы глаза свиньи после гипотермической консервации при 4 °С в течение 1 и 10 суток и трансплантатов роговицы человека после 10 суток консервации. Концентрацию внутриклеточного натрия определяли флуориметрическим методом с помощью флуоресцентного красителя SodiumGreen в препаратах клеток эндотелия. Анализ флуоресцентных изображений клеток проводили с применением оригинальной программы CytoDynamics. Расчет концентраций натрия в клетках эндотелия роговицы свиньи выявил значительное повышение уровня внутриклеточного натрия после гипотермической консервации. Показано статистически значимое снижение проницаемости для натрия плазматических мембран клеток эндотелия после консервации. Уровень внутриклеточного натрия в клетках эндотелия препаратов роговицы человека после гипотермической консервации был выше, чем в аналогичных образцах эндотелия роговицы свиньи. Концентрация внутриклеточного натрия – перспективный интегральный показатель функциональной компетентности клеток эндотелия исследуемого образца роговицы.

Ген транскрипционного фактора ZFHX3 относится к числу кандидатных генов, участвующих в развитии инсульта. В белке ZFHX3 имеются олигопептиды, кодируемые повторами тринуклеотидов (ПТН). Изменчивость ПТН считают одной из причин заболеваний, однако их биологическая функция не установлена. Мы предполагаем, что ПТН являются сайтами связывания миРНК с мРНК и участвуют в регуляции экспрессии гена ZFHX3. Характеристики взаимодействия миРНК с мРНК находили по программе MirTarget. Показано, что первый ПТН в мРНК гена ZFHX3 человека состоит из семи последовательно расположенных сайтов связывания miR-12-32603-3p, кодирующих полиGlu. В белке ZFHX3 человека полиGlu содержит 30 Glu. В ортологичных белках 36 видов животных длина полиGlu изменялась от 27 до 33 Glu. Отрицательно заряженный полиGlu транскрипционного фактора ZFHX3, вероятно, взаимодействует с положительно заряженными белками, связанными с ДНК. Следующий участок мРНК гена ZFHX3 содержит сайты связывания miR-17-39416-3p, miR-5-15733-3p, miR-9-20317-3p, которые кодируют полиAla длиной 15 Ala. В 33 ортологичных белках ZFHX3 полиAla имел одинаковую длину. Участок миРНК гена ZFHX3 человека с полисайтом связывания miR-1322-3р кодирует полиGln, состоящий из 19 Gln. В 41 ор тологе белка ZFHX3 длина полиGln изменялась от 7 до 23 Gln. Сайты связывания miR-2-6184-3p, miR-5-14114-5p и miR-19-43437-5p расположены с наложением нуклеотидных последовательностей и кодируют полиPro. В ZFHX3 человека полиPro состоял из 12 Pro. У ортологов он содержал от 10 до 14 Pro. Сайты связывания miR-17-39416-3p, miR-920317-3p, miR-1-1819-3p, miR-5-15733-3p, miR-6-17815-3p, miR-18-39953-5p, miR-2-6862-5p, miR-1260b и miR-X-48174- 3p кодировали у ZFHX3 человека полиGly длиной 22 Gly. В 28 ортологах ZFHX3 длина полиGly уменьшалась до 11 Gly. Участки ПТН могут одновременно связывать несколько миРНК, что увеличивает зависимость экспрессии генов от миРНК. Олигопептиды, кодируемые полисайтами связывания миРНК в мРНК, в ортологичных белках ZFHX3 фланкированы консервативными олигопептидами.

Кататония – психопатологический синдром, проявляющийся как двигательные расстройства. Кататонический синдром сопутствует многим психическим заболеваниям, в частности шизофрении и депрессии, которые широко распространены в популяции человека. Линия крыс ГК (генетическая кататония) получена из линии Вистар путем длительной (78 поколений) селекции на кататонический тип реагирования и служит моделью шизофренных и депрессивных состояний у человека. Известно, что селекция по поведению, в том числе по выраженности кататонической реакции, при водит к нейроэндокринным, репродуктивным и морфологическим изменениям у животных. Однако влияние отбора по выраженности кататонической реакции на сперматогенную функцию  семенников у самцов крыс не изучалось. Целью настоящей работы было провести сравнительное исследование сперматогенной функции се менников у крыс линии ГК и линии Вистар в период полового созревания (50­й день жизни) и у взрослых животных (90­й день жизни). Определяли количество эпидидимальных сперматозои дов, долю половых клеток с прогрессивным движением, долю морфологически аномальных сперматозоидов, а также массу репродуктивных органов и размер помета. У взрослых крыс линии ГК количество сперматозоидов и их подвижность, масса тела, семенников и каудальных эпидидимисов, количество рожденных потомков были снижены по сравнению с крысами линии Вистар. В период полового созревания крысы линии ГК характеризовались бóльшим количеством сперматозоидов по сравнению с линией Вистар. Межлинейных различий по доле морфологических аномалий сперматозоидов у самцов крыс не отмечено. Предполагается, что изменения сперматогенных показателей при селекции крыс на выраженность кататонической реакции обусловлены нарушением онтогенетического паттерна секреции тестостерона. Таким образом, наследственная предрасположенность к проявлению кататонических реакций может быть ассоциирована с ухудшением сперматогенных параметров половозрелых самцов крыс. Линия крыс ГК может являться перспективной моделью для исследования взаимосвязи между наследственной предрасположенностью к кататонии и сперматогенезом.

Ожирение матерей в период беременности повышает риск возникновения ожирения у потомства. Для разработки методов коррекции развития потомства у матерей, страдающих метаболическими расстройствами, необходимо изучение молекулярных механизмов, опосредующих влияние материнской среды на онтогенез потомства. Уровень лептина повышается при ожирении. У мышей линии C57Bl мутация А^у вызывает повышение уровня лептина в крови самок во время беременности и оказывает гендер-специфическое влияние на метаболический фенотип потомства в зрелости. Целью работы было изучить влияние мутации А^у на склонность к развитию диетарного ожирения у мужского и женского потомства, на массу плодов и плацент и экспрессию генов в плацентах плодов разного пола. Оценивали массу тела и потребление пищи у мужского и женского потомства А^у/ɑ и ɑ/ɑ  (контроль) самок при содержании на стандартной диете и диете, индуцирующей ожирение, массу плодов и плацент на 13-й и 18-й дни беременности и экспрессию генов транспортеров глюкозы (GLUT1, GLUT3), нейтральных аминокислот (SNAT1, SNAT2, SNAT4), инсулиноподобного фактора роста 2 IGF2 и его рецептора IGF2R в плацентах плодов мужского и женского пола. Мутация А^у влияла на массу тела только у мужского потомства при содержании на стандартной диете и не оказывала влияния на развитие ожирения у потомства обоего пола. Масса плодов и плацент у А^у/ɑ по сравнению с ɑ/ɑ  самками была снижена на 13-й день беременности и не различалась на 18-й день. На 13-й день беременности  уровень мРНК исследованных генов в плацентах мужских и женских плодов не различался у ɑ/ɑ  самок. У А^у/ɑ самок экспрессия генов, кодирующих GLUT1, GLUT3, SNAT1 и SNAT4, была снижена в плацентах плодов женского пола по сравнению с плацентами плодов мужского пола. Полученные результаты позволяют предполагать, что зависящий от пола плодов транскрипционный ответ плацент на повышенный уровень лептина у беременных А^у/ɑ самок может опосредовать гендер-специфическое влияние мутации А^у на метаболизм потомства в постнатальной жизни.

Вакцинация является эффективным средством профилактики клещевого энцефалита, формирующим активный иммунитет. Однако избыточная иммунизация при вакцинации неоправданна с точки зрения экономики и медицинской этики. Одним из подходов к индивидуализации вакцинации может быть подбор доз вакцины в зависимости от ожидаемого уровня иммунного ответа пациента. Поэтому возникает необходимость разработки методов оценки потенциального уровня иммунологических реакций человека до проведения вакцинации. Цель работы – поиск возможных ассоциаций однонуклеотидных полиморфных маркеров (ОНП) в генах OAS2 и OAS3, для которых ранее была найдена корреляция с развитием тяжелых форм клещевого энцефалита, а также с образованием антител и  цитокинов после вакцинации против клещевого энцефалита. В исследовании приняли участие 97 добровольцев обоего пола, ранее не вакцинированных и не имевших контактов с клещами. Через один месяц после иммунизации вакциной « ЭнцеВир» у них брали пробы венозной крови. Анализировали уровни специфических антител IgG против вируса клещевого энцефалита и интерлейкина 4 (ИЛ-4). Генотипировали ОНП rs2285932, rs2072136, rs1293762, rs15895 и rs1732778 в генах 2’-5’-олигоаденилатсинтетаз OAS2 и OAS3. Выработка антител в ответ на введение вакцины была достоверно ассоциирована с ОНП rs1732778 в регуляторном районе гена OAS2. Этот показатель оказался существенно выше у людей с гетерозиготным генотипом G/A , чем у субъектов с гомозиготными генотипами G/G и A/A. Индивиды-носители аллеля А в составе генотипов G/A и A/A этого же ОНП имели сниженный уровень ИЛ-4 по сравнению с гомозиготными индивидами G/G. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что ОНП rs1732778 в регуляторной области гена OAS2 ассоциирован с образованием противовирусных антител IgG и уровнем ИЛ-4 после вакцинации. По-видимому, генетический полиморфизм в гене OAS2 следует принимать во внимание при индивидуализации вакцинопрофилактики клещевого энцефалита.

При отборе животных по поведению наблюдаются прямой селективный эффект и изменения в неспецифических стрессорных функциях. В селектируемой линии появляются новые поведенческие формы, отличающиеся от отбираемых форм по селекционному критерию. В линии ГК (генетическая кататония) в большом количестве стали рождаться «нервные» крысы. Селекционный критерий предполагает отбор по признаку длительного каталептического застывания, однако «нервные» особи характеризуются повышенным уровнем моторной возбудимости: побежками, прыжками и вокализацией. Основной целью настоящей работы было определение фенотипических параметров у крыс линии ГК и выделение главных компонент изменчивости по эмоциональным и весовым показателям. Контролем служили крысы из исходной популяции Вистар. Измеряли время каталептического застывания, уровень возбудимости животных, артериальное давление, акустический рефлекс вздрагивания, судорожную активность, массу сердца, почек, надпочечников, селезенки. Применяли методы многомерного анализа: факторный анализ и метод главных компонент. В исследуемом поколении крыс ГК подтверждена склонность к застыванию в спокойной обстановке и после действия  сильного аудиогенного раздражителя, отмечены более интенсивные реакции вздрагивания, умеренная гипертония, более высокий относительный вес сердца и надпочечников. Выделены две основные компоненты изменчивости: амплитуда вздрагивания (РС1) и морфофункциональная изменчивость (РС2). Определено различное расположение точек у особей Вистар и ГК в координатах первых главных компонент. Получено подтверждение  генетического единства реакций застывания и «нервности» с помощью метода главных компонент. Показано, что в РС2 абсолютные показатели массы сердца, почек, надпочечников и селезенки вносят отрицательный вклад при положительных значениях таких показателей, как застывание и «нервность». В этой же компоненте отмечено усиление реакций застывания и «нервности» при положительной корреляции с относительной массой сердца и надпочечников. Обсуждаются различия по знакам вкладов во вторую компоненту морфофункциональной изменчивости.

В настоящее время на основе протективного химерного антитела ch14D5a разрабатывается препарат для профилактики и терапии вируса клещевого энцефалита. Вместе с тем эпитоп, узнаваемый этим антителом на поверхности гликопротеина Е, не локализован. Для терапевтического использования антитела ch14D5a крайне желательно знать механизм действия этого антитела, в том числе узнаваемый им эпитоп. Целью данной работы было выявить домен гликопротеина Е, с которым связывается протективное антитело ch14D5a. Для этого с использованием бактериальной системы экспрессии было получе но четыре рекомбинантных варианта гликопротеина Е: 1) белок rE, содержащий домены D1, D2 и D3 гликопротеина Е;  2) белок rED1+2, содержащий домены D1 и D2; 3) белок rED3_301, представляющий собой домен D3; 4) белок rED3_294, включающий домен D3 и шарнирный участок, соединяющий домены D1 и D3. Белки rED3_294 и rED3_301 были получены в растворимой мономерной форме, что подтверждено гель-фильтрационной хроматографией. Белки rE и rED1+2 экстрагированы из телец включения. Методами вестерн-блот анализа и поверхностного плазмонного резонанса установлено, что протективное химерное антитело ch14D5a и его Fab-фрагмент связываются с доменом D3 и не связываются с доменами D1 и D2 гликопротеина Е вируса клещевого энцефалита. Поскольку антитела, узнающие эпитопы на поверхности домена D3, не склонны вызывать антителозависимое усиление инфекции по сравнению с антителами, направленными на домены D1 и D2, полученные данные подтверждают перспективность использования антитела ch14D5a при создании терапевтического препарата против вируса клещевого энцефалита.

Широкое распространение гибридизации в роде Populus, в том числе спонтанной, вызванной использованием культиваров, требует изучения изменчивости и наследования морфологических признаков гибридами для первичного отслеживания этих процессов. Анализ эндогенной, внутри- и межпопуляционной изменчивости выполнен на 533 особях в семи популяциях P. nigra, семи – P. laurifolia и четырех – P. × jrtyschensis бассейна реки Томи. На каждой особи на 15 листьях с укороченных побегов в средней части кроны исследовались: форма листовой пластинки, форма ее верхушки, основания и морфотип побегов. Предложен вариант использования биометрических показателей для геометрической оценки формы листовой пластинки видов тополя. Проведенный анализ показывает, что из исследованных признаков критерию фена не соответствует только форма пластинки, поскольку обычно представлена несколькими типами в кроне одного дерева. У всех изученных видов уровень их внутрипопуляционного разнообразия значительно выше межпопуляционного. По нарастанию внутри  популяционной изменчивости по качественным признакам так соны располагаются в следующем порядке P. nigra < P. laurifolia < P. × jrtyschensis. Доля межпопуляционного разнообразия отличается у исследованных видов: P. laurifolia – 21.5 %, P. nigra – 13.8 %, P. × jrtyschensis – 8.0 %. Популяции P. laurifolia отличаются наибольшей межпопуляционной дифференцировкой, что, вероятно, связано с дизъюнктивным распространением вида в силу узкой специализации к условиям горных рек. Меньшая дифференциации у P. nigra обусловлена тем, что этот вид доминирует в топольниках бассейна р. Томи, его популяции не фрагментированы и связаны между собой обширным потоком генов. У P. nigra наблюдается увеличение разнообразия качественных признаков и фенотипов в популяциях, приуроченных к очагам гибридизации. Фактором, определяющим межпопуляционную дифференцировку у P. × jrty schensis, является действие отбора, приводящего к преобладанию в популяциях гибридов F1, что ведет к резкому снижению межпопуляционной изменчивости.

Сорта хризантемы садовой, созданные в странах дальнего и ближнего зарубежья, южных регионах России, не всегда зимостойки на юге российского Дальнего Востока, повреждаются грибными болезнями в связи с избыточным увлажнением, запаздывают со сроками цветения, а следовательно, не могут претендовать на роль коммерческих. Перспективным направлением отечественной селекции хризантемы садовой является создание нового селекционного материала на основе использования природного генофонда рода Chrysanthemum с целью введения в культурные сорта ценных адаптивных признаков. Исследования проводили в Ботаническом саду-институте ДВО РАН с 2000 г. Исходя из биологических, генетических особенностей и обеспеченности природными ресурсами рода Chrysanthemum, нами предложена стратегия получения отечественных адаптивных гибридов и сортов хризантемы садовой с использованием межвидовой гибридизации. Объекты исследования – первые поколения межвидовых гибридов F₁, ранее полученные автором в результате гибридизации сортов и многолетних маньчжурских и корейских высокогорных видов Chrysanthemum. Происходящие от разных видов и сортов гибриды F₁ скрещивали между собой для получения межгибридного потомства F₂. Отбирали комплексно адаптивные (зимостойкие, устойчивые к Puccinia horiana Henn., раноцветущие) и декоративные мультикомпонентные формы F₂, которые привлекали в близкородственные скрещивания. Оценивали и отбирали потомство от близкородственных скрещиваний по адаптивным и декоративным показателям. Включение в селекционный процесс разных источников зимостойкости и устойчивости к P. horiana позволило усилить в F₂ и выявить в F₃ поколениях имеющиеся положительные качества. Адаптивные признаки диких видов Chrysanthemum naktongense Nakai, C. coreanum (H. Lév. et Vaniot) Nakai, C. zawadzkii var. tenuisectum Kitag., C. leiophyllum Nakai, C. zawadzkii subsp. acutilobum (DC.) Kitag., сформировавшиеся и закрепленные в процессе эволюции, наследовались и проявлялись в потомствах сложных межгибридных и близкородственных скрещиваний. Отобраны перспективные межвидовые и межгибридные формы с биологическими признаками, определяющими возможность возделывания в экстремальных условиях субрегиона.

Дикие сородичи – это таксоны диких растений, относящиеся к культурам, которые потенциально могут использоваться в качестве доноров генов многих полезных признаков, улучшая урожайность и/или качество, помогая избежать применения пестицидов и повышая адаптивность растений к экологическим стрессам в условиях глобального изменения климата. В этой связи актуальны исследования, направленные на сохранение и изучение генетического разнообразия местных экотипов рода Aegilops L. Проведен скрининг казахстанских местных популяций рода Aegilops L. (Ae. cylindrica, Ae. tauschii, Ae. triuncialis, Ae. crassa) для формирования коллекции ex situ, отражающей меж- и внутрипопуляционное разнообразие. Мониторинг проведен на основе нескольких индикаторов для установления селекционной полезности (фенология, продуктивность, устойчивость к стрессам абиотического и биотического характера). Идентифицированы источники устойчивости к болезням, раннеспелости. Впервые выполнен молекулярно-генетический анализ 50 представителей рода Aegilops L. казахстанской фло ры. Микросателлитный анализ выявил наиболее информативные EST-SSR маркеры (пять и шесть аллельных вариантов), была рассчитана частота аллелей и средняя гетерозиготность. Создан банк геномной ДНК для хранения ex situ (–70 °С).