Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск
Том 23, № 5 (2019)
Скачать выпуск PDF

АКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

508-518 176
Аннотация

Огромное количество полногеномных и транскриптомных данных, полученных с помощью современных технологий секвенирования нового поколения для целых организмов, не смогло дать ответы на многие вопросы в онкологии, иммунологии, физиологии, нейробиологии, зоологии и других областях науки и медицины. Так как основой всех одноклеточных и многоклеточных организмов является клетка, то необходимо изучение биологических процессов на ее уровне. Это понимание дало толчок развитию нового направления и появлению технологий, позволяющих работать с единичными клетками (технологии single-cell). Быстрое развитие не только приборной базы, но и различных усовершенствованных протоколов для работы с единичными клетками обусловлено актуальностью этих исследований во многих областях науки и медицины. Изучение особенностей различных этапов онтогенеза, определение закономерностей дифференциации клеток и последующего развития тканей, проведение геномного и транскриптомного анализов в различных областях медицины (особенно востребовано в иммунологии, онкологии), классификация типов и состояний клеток, закономерностей биохимических и физиологических процессов с применением технологий single-cell позволяют проводить комплексные исследования на новом уровне. Разработанные первые платформы для осуществления секвенирования транскриптомов отдельных клеток (scRNA-seq) проводили изоляцию не более ста клеток единовременно, что оказалось недостаточным в связи с выявленной высокой гетерогенностью клеток, обнаруженными минорными типами клеток, которые не детектировались по морфологическим признакам, и сложными регуляторными путями в организме. В настоящее время появились методики изоляции, захвата и секвенирования транскриптомов (scRNA-seq) десятков тысяч клеток единовременно. Однако новые технологии имеют определенные отличия как на этапе пробоподготовки, так и во время проведения биоинформатического анализа. В работе рассмотрены наиболее эффективные методы множественного параллельного scRNA-seq на примере современной платформы для изоляции и баркодирования клеток 10ХGenomics, а также особенности проведения такого эксперимента, дальнейший биоинформатический анализ полученных данных, перспективы использования и области применения новых высокопроизводительных технологий.

519-526 224
Аннотация

Применение методов количественного цифрового фенотипирования для анализа параметров клубнеобразования диких клубненосных видов картофеля актуально для аннотации коллекций и для отбора оптимального донорного материала в работах по селекции культурного картофеля. На сегодняшний день в литературе не описано методов, позволяющих объективно количественно оценить морфологические параметры клубней дикого картофеля. В настоящей работе был проведен эксперимент по оценке морфологических характеристик клубней диких видов секции Petota Dumort. рода Solanum L. при помощи мобильного приложения SeedCounter, анализирующего изображения объектов, размещенных на стандартном листе бумаги. Двенадцать образцов генотипов из коллекции ВИР, относящихся к девяти диким видам, были выращены в вегетационных сосудах, расположенных в парнике, обтянутом укрывным материалом, в сроки вегетации культурного картофеля (Новосибирская область). Урожай клубней получен с представителей девяти генотипов. Измерена масса клубней с одного растения, урожай каждого растения проанализирован при помощи настольной версии приложения  SeedCounter (http://wheatdb.org/seedcounter). Произведен подсчет клубней, для каждого клубня получены следующие характеристики: длина, ширина, площадь проекции на лист бумаги, отношение длины к ширине, округлость, закругленность, шероховатость и компактность. При попарном сравнении девяти видов по перечисленным параметрам были выявлены достоверные различия в 86 % исследуемых пар. На основании показателей отношения длины к ширине и площади проекции клубня предложена формула для вычисления объема урожая клубней с одного куста. Вычисленные значения объема урожая имеют высокую корреляцию со значениями массы урожая с одного куста. Показатель объема урожая предлагается использовать для общей характеристики клубнеобразования дикого картофеля по четырехбалльной шкале (от 0 до 3). В исследуемой группе образцов выявлены генотипы, обладающие нулевым, слабым, средним и высоким клубнеобразованием. Полученные данные частично соответствуют оценке клубнеобразования, проведенной по критериям ВИР. Различие в результатах оценки,  вероятно, связано с условиями выращивания материала. Результаты применения метода позволяют рассматривать его как перспективный способ стандартного фенотипирования образцов коллекций диких видов картофеля.

527-533 58
Аннотация

Термин «клон» в биотехнологии животных обозначает организм, полученный в результате неполового размножения, который одновременно является прямым потомком и генетической копией родительского организма. На сегодняшний день домашняя свинья (Sus scrofa domestica) представляется наиболее интересным объектом в исследованиях по клонированию. Клонирование свиней имеет широкий спектр потенциальных возможностей использования в различных областях научной и хозяйственной деятельности человека. Тем не менее эффективность получения клонированных эмбрионов свиней все еще остается ниже, чем других видов сельскохозяйственных животных, в частности лошадей и крупного рогатого скота. Соматическое клонирование – сложная многоступенчатая технология, на каждом этапе которой более восприимчивые к изменениям окружающих условий ооциты свиней испытывают неблагоприятные воздействия различных по своей природе факторов (механические, физические, химические). На этапе созревания ооцитов происходят изменения клеточных ультраструктур ооплазмы, которые играют важную роль в последующем репрограммировании ядра пересаженной донорской клетки. Донорские соматические клетки перед переносом в ооцит синхронизируют в стадии G0/G1 клеточного цикла с целью обеспечения нормальной плоидности клонированного эмбриона. При удалении ядра у созревших in vitro ооцитов свиней следует обращать внимание на проблему сохранения жизнеспособности клеток после извлечения собственного ядерного материала. В ходе реконструирования соматическую клетку с помощью микроинструментов помещают в перивителлиновое пространство, где ранее находилось первое полярное тельце, или в цитоплазму энуклеированного ооцита. Метод ручного клонирования (handmade cloning) предполагает удаление ядра ооцита с последующим слиянием с донорской клеткой без помощи микроманипуляционной техники. Повышенная чувствительность ооцитов к факторам окружающей среды обусловливает особые требования к выбору системы in vitro культивирования клонированных эмбрионов свиней. В рамках настоящего обзора проведен мониторинг современных методов, используемых при получении клонированных эмбрионов, выявлены технологические особенности, препятствующие повышению эффективности метода соматического клонирования свиней.

СЕЛЕКЦИЯ РАСТЕНИЙ НА ИММУНИТЕТ И ПРОДУКТИВНОСТЬ

534-541 77
Аннотация

В обзоре представлена краткая характеристика одного из основных для Сибири объектов овощеводства – томата. Обобщены данные об основных направлениях селекции этой культуры, таких как устойчивость к различным патогенам, сроки созревания и хранения плодов, а также содержание в них биологически активных веществ (БАВ). Отдельная глава обзора посвящена использованию различных типов маркеров ДНК для построения детальных генетических карт указанного объекта, которые наряду с данными полногеномного секвенирования могут быть использованы для скрининга различных генов, отвечающих за селектируемые признаки. Большинство таких признаков, особенно специфическая устойчивость к тем или иным патогенам, перенесено в культурный томат путем скрещивания его с дикорастущими видами, поэтому особое внимание в статье уделено выявлению и маркированию генов устойчивости к целому ряду вирусных, грибных и бактериальных патогенов, распространенных в Западной Сибири и на прилегающих территориях. Другой важный аспект для селекции – содержание БАВ в плодах томата, включая каротиноиды, витамины, сахара, органические кислоты и др. За последнее время благодаря современным технологиям секвенирования, SNP-генотипирования, разработке новых биоинформатических подходов удалось установить генетические каскады, определяющие биохимический состав плодов томата; выделить ключевые гены, которые в перспективе могут быть использованы в маркер-ориентированной селекции по признакам питательной ценности. И наконец, обсуждаются генетические работы, посвященные весьма актуальной для селекции проблеме оптимального в тех или иных климатических условиях срока созревания плодов и их длительного хранения без потери качества.

542-550 76
Аннотация

Обзор посвящен раскрытию современной концепции фитоиммунитета как многоуровневой системы защиты растения-хозяина, контролируемой комбинациями мажорных и минорных генов (локусов) устойчивости. Подробно разбирается модель «зигзаг» для описания молекулярных основ фитоиммунитета с ключевыми понятиями: ассоциированные с патогенами лиганды, запускающие врожденный иммунитет, дуальность эффекторов, способных вызывать восприимчивость растения, а при взаимодействии с продуктами генов устойчивости включать реакцию сверхчувствительности или альтернативные механизмы защиты. Выделено три различных типа устойчивости у злаков: 1) базовая устойчивость, обеспечиваемая рецепторными белками, локализованными в плазматической мембране; 2) расоспецифическая устойчивость, обеспечиваемая внутриклеточными R-рецепторами иммунного ответа; 3) частичная устойчивость, контролируемая локусами количественных признаков. Система «мягкая пшеница (Triticum aestivum) – возбудитель бурой ржавчины (Puccinia triticina)» является интересной моделью для наблюдения всех перечисленных механизмов устойчивости, так как стратегия данного патогена направлена на конститутивное использование ресурсов хозяина. Рассмотрены известные гены пшеницы, отвечающие за различные проявления устойчивости к бурой ржавчине: расоспецифические гены (Lr1Lr10Lr19Lr21); гены возрастной устойчивости, запускающие реакцию сверхчувствительности (Lr12Lr13Lr22aLr22bLr35Lr48Lr49); и гены, реализующие альтернативные механизмы частичной устойчивости (Lr34Lr46Lr67Lr77). Кроме того, недавно показано участие некоторых R-генов пшеницы в реализации прегаусториальной устойчивости к возбудителю бурой ржавчины: Lr1Lr3aLr9LrBLr19Lr21Lr38. Наличие в генотипе указанных генов позволяет останавливать ранний патогенез посредством следующих механизмов: дезориентация и ветвление ростковой гифы; формирование аберрантных структур проникновения гриба (аппрессорий, подустьичная везикула); аккумуляция каллозы в клеточных стенках мезофилла. Эффективность селекции на иммунитет повышается за счет накопления данных о разнообразных механизмах устойчивости пшеницы к ржавчинным заболеваниям, которые обобщены в данном обзоре.

551-558 68
Аннотация

Среди многочисленных болезней яровой пшеницы, вызываемых патогенными грибами, пыльная головня Ustilago tritici (Pers.) Jens. по-прежнему остается опасным заболеванием. На полях, где отсутствует контроль над проявлением и распространением болезни, недобор урожая может составлять до 10 %, а при возделывании высоковосприимчивых сортов достигать 40–50 %. С учетом возрастающей стоимости протравителей семян и их экологической небезопасности, самым доступным способом защиты растений, снижающим пестицидную нагрузку на агроценозы, является возделывание сортов, невосприимчивых к пыльной головне. Решающий момент в селекции на устойчивость – использование в качестве родительских форм сортов, резистентных к патогену. Целью наших исследований было выделение невосприимчивых к пыльной головне образцов яровой пшеницы на фоне искусственного заражения растений популяцией, специфичной для Западно-Сибирского региона. Приведены результаты многолетних исследований 350 генотипов яровой пшеницы различного эколого-географического происхождения на устойчивость к болезни. Физиологическую специализацию рас U. tritici осуществляли на дифференцирующем наборе, состоящем из шести сортов мягкой и трех сортов твердой яровой пшеницы. Полученные результаты в сочетании с литературными данными свидетельствуют об изменениях в расовом составе, произошедших в культуре патогена за последние 30–35 лет. Выделены сорта иностранной и отечественной селекции, резистентные к западносибирской популяции пыльной головни. На основе анализа родословных образцов, высокои практически устойчивых к головне, сделано предположение, что в селекции на иммунитет к U. tritici чаще всего используют одни и те же источники генов резистентности. Среди генофонда яровой пшеницы иностранной селекции наибольшее количество генотипов, резистентных к пыльной головне, выделяется в странах Североамериканской географической зоны (США, Канада, Мексика). В основном это образцы, несущие гены Ut1, гены от сорта пшеницы Thatcher и ее сестринской линии DC II-21-44. В сортах российской селекции прослеживаются гены от сортов Белотурка, Полтавка, Селивановский Русак (через Саратовскую 29 и ее производные), гены от пшенично-пырейных линий АГИС 1 и Грекум 114.

ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ

559-568 69
Аннотация

В обзоре рассмотрены недавние работы по истории происхождения и следам отбора в геномах исконно российских пород крупного рогатого скота (КРС). Большинство из этих работ недоступно для неанглоязычной аудитории. Показана история происхождения российских пород с точки зрения генетики и связь многих из них с породами европейского, а некоторых – с породами азиатского происхождения. Даны описания основных кластеров пород и указаны породы, сохранившие свой уникальный генофонд и, соответственно, нуждающиеся в охране. Кроме того, приведены результаты поиска следов селекции и адаптации в геномах российских пород КРС. Описаны уникальные следы отбора, представленные у азиатских «турано-монгольских» пород, в частности у якутской, которые, вероятно, позволили этой породе адаптироваться к суровым условиям жизни в Заполярье. Приведены также описания генов, по-видимому, способствовших адаптации и других местных пород КРС к климатическим условиям Российской Федерации. Показано, что геномы российских пород КРС содержат следы отбора в районах известных генетических маркеров доместикации, которые претерпели изменения в результате одомашнивания КРС человеком 8–10 тыс. лет назад. Наиболее яркие из них – это гены изменения окраски шерстного покрова, который во многих случаях служил признаком, различавшим примитивные породы. Полногеномный анализ ассоциаций у российских пород позволил выявить новый ген-кандидат, связанный с фенотипом «белая голова», и ген, связанный с поддержанием температуры тела при сильном холодном стрессе. Обобщенные в обзоре данные могут быть использованы для выбора генетических маркеров для селекции (и/или геномного редактирования) при создании нового поколения высокопродуктивных пород, адаптированных к условиям Российской Федерации и других стран со схожими климатическими условиями.

569-574 42
Аннотация

Чистокровная верховая лошадь является лучшей породой для использования в скаковой индустрии. Почти около 300 лет эта порода имеет закрытую племенную книгу. В России чистокровных верховых лошадей разводят со второй половины XVIII в. Современный российский племенной регистр чистокровных верховых лошадей частично представлен жеребцами и племенными кобылами, импортированными из разных стран. Генеалогическая структура породы включает 17 линий, среди которых явно доминирует линия Northern Dancer (30.9 %). С целью оценки генетической дифференциации генеалогической структуры чистокровной верховой породы было проведено изучение особенностей разных линий с использованием 17 локусов микросателлитов ДНК (VHL20, HTG4, AHT4, HMS7, HTG6, AHT5, HMS6, ASB23, ASB2, HTG10, HTG7, HMS3, HMS2, ASB17, LEX3, HMS1 и CA425). Результаты генотипирования 8 091 чистокровной верховой лошади по панельным микросателлитным локусам свидетельствуют, что аллелофонд отечественной популяции представлен 100 аллелями, типичными для этой породы. Сравнительный анализ лошадей разных линий показал, что они различаются по числу аллелей (85–99), частотам встречаемости аллелей, уровню полиморфности Ae (2.93–3.48) и степени фактической гетерозиготности Ho (0.653–0.739). Генетические дистанции между линиями варьировали в широком диапазоне: от 0.014 (Nasrullah – Northern Dancer) до 0.125 (Massine – Teddy). Соответствие распределению HWE наблюдали во всех линиях, что подтверждают отрицательные значения Fis. Кластерный анализ продемонстрировал соответствие полученной дендрограммы генетических дистанций по Nei генеалогической схеме линий. Генетическая дифференциация линий по индексу Fst варьировала в интервале 0.005–0.073 при среднем значении Fst = 0.024.

Полученные данные свидетельствуют о генетической дифференциации линий чистокровной верховой породы по STR-маркерам и подтверждают эффективность системы линейного разведения для поддержания внутрипородного биоразнообразия.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕНЕТИКА

575-581 42
Аннотация

Молекулярное действие вазопрессина зависит от локализации гормональных рецепторов. Основные регуляторные эффекты вазопрессина реализуются в кровеносном сосудистом русле, мозговом веществе почки и головном мозге. В настоящее время накоплена новая информация по тканеспецифичному распределению рецепторов вазопрессина, требующая обобщения. Тромбоциты и эндотелиоциты, экспрессирующие, соответственно, рецепторы типа V1а и V2, относятся к наименее исследованным гормональным мишеням вазопрессина. Вазопрессин инициирует начальную обратимую стадию активации тромбоцитов, необходимую для взаимодействия с белками внеклеточного матрикса. Адгезия тромбоцитов на эндотелий активирует в клетках секрецию ростовых факторов и ферментов метаболизма гликозаминогликанов внеклеточного матрикса. Тромбоцитарная гиалуронидаза HYAL2 гидролизует мегаполимеры гиалуроновой кислоты, иммобилизованные на эндотелиоцитах, на более короткие фрагменты. В отличие от интактной высокомолекулярной гиалуроновой кислоты с молекулярным весом в несколько мегадальтон, обладающей в целом антиангиогенными свойствами, промежуточные фракции гидролиза гиалуроновой кислоты в диапазоне от 2.5 до 200 килодальтон оказывают стимулирующий эффект на ангиогенез. Межклеточные контакты тромбоцитов и эндотелиоцитов стабилизируются за счет взаимодействия адгезивных трансмембранных гликопротеинов РЕСАМ-1. Образующиеся гетеродимеры РЕСАМ-1 приобретают конформацию с высоким сродством к интегринам αvβ3. Активация интегринов формирует контактные связи эндотелия с фибриллярными белками. Активированные эндотелиоциты секретируют фактор фон Виллебранда и Р-селектин. Эти белки аккумулированы в тельцах Вайбеля–Паладе. Вазопрессин стимулирует цАМФ-зависимый ACAP-регулируемый экзоцитоз телец Вайбеля–Паладе. Секретируемые функционально активные мультимеры фактора фон Виллебранда имеют в своем составе множественные домены связывания с другими белками и гликопептидами и дополнительно усиливают взаимодействие клеток с внеклеточным матриксом. Адгезия на фибриллярный коллаген и мембранные гликопротеины в кооперации с эффектами РЕСАМ-1–αvβ3 интегриновых комплексов фиксирует клеточные агрегаты в окружающем интерстиции и ориентирует миграцию пролиферирующих эндотелиоцитов в направлении локальных градиентов ростовых факторов ангиогенеза. Нейрогормональная регуляция секреторной активности тромбоцитов и эндотелиоцитов функционально связывает пролиферацию и миграцию эндотелиоцитов в процессе ангиогенеза и интегрирует их с адаптивными возможностями организма.

582-587 55
Аннотация

В этом исследовании для изучения соотношения между уровнем тревожности с изменениями нейрометаболического профиля в гиппокампе и амигдале воспроизводилась экспериментальная модель предаторного стресса, в которой крысы линии Sprague-Dawley в течение 10 минут подвергались экспозиции кошачьей мочи на протяжении 10 дней ежедневно. В момент предъявления стимула велась съемка поведенческих реакций. Регистрировались реакции испуга, агрессивности, избегания стимула и груминга. Через 14 дней после завершения последнего стрессорного воздействия в тесте «крестообразный лабиринт» определялся общий уровень тревожности. С помощью метода прижизненной ЯМР-спектроскопии определяли содержание нейрометаболитов в гиппокампе и амигдале. По особенностям поведенческих реакций на стрессор животные были ретроспективно разделены на два фенотипа. Первый фенотип использовал пассивную поведенческую стратегию, а второй – активную. У животных первого фенотипа показатели тревожного поведения сохранялись на контрольном уровне, в то время как у животных второго фенотипа наблюдалось снижение этого показателя. В гиппокампе у животных второго фенотипа отмечалось повышенное содержание лактата по сравнению с животными первого фенотипа, тогда как уровень N-ацетиласпартата имел самые низкие значения, отличные от таковых у животных двух других групп. В амигдале у животных второго фенотипа было снижено содержание таурина по сравнению с животными первого фенотипа и контрольной группы. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о связи постстрессорных изменений тревожности с особенностями поведенческих реакций, выявленных в момент непосредственного действия стрессора. Среди нейрометаболитов гиппокампа и амигдалы определены наиболее информативные для характеристики анксиолитического действия предаторного стресса.

ПОПУЛЯЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА

588-593 106
Аннотация

Палеогеномные исследования последних лет показали, что на формирование генетического облика современных европейцев большое влияние оказали миграции населения Понто-Каспийских степей эпохи бронзового века с востока на запад Европы. Результаты исследований изменчивости митохондриальных геномов у современного русского населения Восточной Европы также позволили выявить рост эффективной численности популяций в эпоху бронзового века, что, по всей видимости, могло быть связано с миграционными процессами этого времени. В настоящей работе проанализированы данные об изменчивости целых митохондриальных геномов у современного русского населения в сравнении с распределением гаплогрупп мтДНК у древнего населения Европы и Кавказа эпохи неолита и бронзового века. Установлено, что формирование современной структуры митохондриального генофонда русских началось примерно 4 тыс. лет до н. э. в связи с притоком на восток Европы гаплотипов мтДНК, характерных для населения Центральной и Западной Европы. Предполагается, что миграции древнего населения Понто-Каспийских степей в западном направлении привели к формированию в Центральной Европе смешанных популяций, характеризующихся свойственными для западных и центральных европейцев митохондриальными гаплогруппами H, J, T, K, W. Дальнейшая экспансия этих популяций на восток Европы и далее в Азию объясняет появление у восточных европейцев новых черт митохондриального генофонда. Приведены результаты филогеографического анализа, показывающего, что особенности географического распределения подгрупп митохондриальной гаплогруппы R1a в Европе – это отражение «кавказского» компонента, появившегося в генофондах различных групп европейцев в ходе миграций бронзового века. О миграциях древних восточных европейцев в Азию (юг Сибири и Индийский субконтинент) свидетельствуют результаты филогеографического анализа митохондриальных гаплогрупп U2e2a1d, U4d2, N1a1a1a1, H2b, H8b1.

594-599 49
Аннотация

Самый распространенный тип рака в структуре онкологических заболеваний – рак легкого, который представляет собой серьезную проблему не только в Республике Казахстан, но и по всему миру. Воздействие радона классифицируется как вторая причина развития онкологии легкого. По оценкам экспертов, естественный радиационный фон составляет 80 % от среднегодовой дозы облучения населения Казахстана, из которых 50 % приходится на радон. Однако следует отметить, что влияние радона на здоровье населения Республики Казахстан остается невыясненным. Ген-супрессор опухолей TP53 является ключевым медиатором в каскаде реакций активируемых при повреждениях ДНК в результате воздействия на клетку ионизирующего излучения. Известно, что полиморфизм TP53 Arg72Pro (rs1042522) часто встречается в азиатской популяции и считается фактором риска развития рака легкого, но до настоящего времени не была изучена его ассоциация с патогенезом этого заболевания в казахской популяции. Нет информации относительно синергетического канцерогенного эффекта воздействия радона и полиморфизма TP53 Arg72Pro (rs1042522). В этой статье представлены результаты поиска связи полиморфного варианта гена ТР53 с риском развития рака легкого, вызванного радоном, в казахской популяции. Генетическая ассоциация была оценена по методу «случай-контроль». В исследование были включены 44 пациента (подвергшиеся воздействию радона) с диагнозом рак легкого, 41 пациент с диагнозом рак легкого из регионов с допустимыми показателями содержания радона и 42 здоровых человека соответствующего возраста и пола. Мы обнаружили корреляцию между полиморфизмом гена TP53 Arg72Pro (rs1042522) и риском развития рака легкого в казахской популяции (OR = 6.95, 95 % CI = 2.41–20.05). Необходимо отметить, что лица с генотипом Arg72Pro также показали более высокую вероятность развития радониндуцированного рака легкого (OR = 8.6, 95 % CI 2.6–28.59).

МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНЕТИКА

600-607 60
Аннотация

Самоубийства занимают второе место среди причин смерти среди молодежи, в связи с чем являются серьезной глобальной проблемой человечества. Для разработки перспективных методов диагностики и лечения данной патологии важное значение имеет исследование генетических и эпигенетических факторов в развитии суицидального поведения. Роль наследственных факторов в развитии суицидального поведения оценивается в 30–55 %, при этом характерна выраженная коморбидность с другими психическими расстройствами. Для исследования генетической предрасположенности к суициду используются молекулярно-генетические методы, включая контролируемые анализы ассоциаций и сцепления, микроматричные анализы экспрессии генов и полногеномный поиск ассоциаций. В литературе представлены данные об идентификации множества генов, в том числе связанных с изменениями функционирования серотонинергической (гены SLC6A4TPH5-HT1A), гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем (ген FKBP5) и полиаминов (гены SAT и OATL1), ассоциированных с развитием суицидального поведения. Однако разнообразие взаимодействующих генетических локусов усложняет интерпретацию развития сложного фенотипа патологии и не позволяет определить выраженную ассоциацию. Для разрешения данной проблемы и интерпретации недостающей связи между окружающей средой и геномом были получены многообещающие результаты при изучении эпигенетических факторов, роль которых при суицидальном поведении показана в изменении экспрессии головного мозга. Уникальным объектом для прямого исследования изменения геномных процессов является головной мозг умерших от суицида людей, при изучении которого был выявлен широкий спектр репрограммирования паттернов ДНК-метилирования промоторов генов системы полиаминов (OAZ1OAZ2AMD1ARG2SKA2), серотонинергической (SLC6A4) и ГАМК-ергической (GABRA1) систем, глюкокортикоидных (GRNR3C1) и тирозинкиназных (TrkB) рецепторов, нейротрофического фактора головного мозга (BDNF). Показана роль изменений модификации гистонов в области расположения специфических генов (Cx30Cx43TrkB.T1) и экспрессии специфических длинных некодирующих РНК и микроРНК в развитии суицидального поведения, что перспективно для разработки программ диагностических алгоритмов и таргетной терапии.

608-614 79
Аннотация

Метаболический синдром (MetS) представляет собой комбинацию по меньшей мере трех основных показателей, ассоциированных с нарушением обмена веществ: ожирения, гипергликемии, дислипидемии и высокого артериального давления. Любое их сочетание значительно увеличивает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. Ген APOE считается генетическим фактором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний, в некоторых популяциях он связан с метаболическим синдромом или его признаками. Настоящее исследование направлено на анализ ассоциации трех полиморфизмов гена APOE с риском развития метаболического синдрома и его компонентов в общей популяции, а также на выявление возможного влияния этих полиморфизмов на индивидуальную восприимчивость к метаболическому синдрому. В рамках проекта ISOR было проведено популяционное перекрестное исследование репрезентативной выборки из 787 добровольцев (378 мужчин и 409 женщин в возрасте от 30 до 64 лет), проживающих в городе Оране (Алжир). Обследуемые были генотипированы по четырем полиморфизмам (rs7412, rs429358, rs4420638 и rs439401), расположенным в гене APOE, с использованием технологии KASPar. Полиморфизм rs439401 показал достоверную связь с повышенным артериальным давлением. Аллель Т обусловливает высокий риск развития гипертензии с отношением шансов (OR) равным 1.46 (95 % CI [1.12–1.9], = 0.006). Полиморфизм rs4420638 достоверно коррелировал с ожирением в общей популяции. Наличие аллеля G препятствует развитию ожирения (OR = 0.48; 95 % CI [0.29–0,81], = 0.004). Хотя связи между вариантами гена APOE и риском развития метаболического синдрома не выявлено, однако найдена корреляция между полиморфными аллелями этого гена и рядом показателей обмена веществ у обследованных алжирцев. Связь полиморфизма rs439401 в аллелях гена APOE с гипертензией может указывать на состояние стресса у населения.

БИОИНФОРМАТИКА И КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ

615-623 57
Аннотация

Пероксидазы III класса являются распространенными в разных группах организмов ферментами, участвуют в биосинтезе лигнина, защите растений от патогенов и абиотических стрессоров. Пероксидазы имеют множество изоформ, роль которых в клеточных процессах не всегда ясна. В работе проанализированы аминокислотные последовательности референсных пероксидаз с известными функциями и пероксидаз Arabidopsis thaliana L., функции которых неясны, выдвинуто предположение о роли последних в биосинтезе лигнина. Проведен биоинформатический анализ информации о структурно-функциональной организации пероксидаз из открытых интернет-источников. Было выбрано семь референсных пероксидаз из травянистых и древесных растений четырех видов (Zinnia sp., Armoracia rusticana P.G. Gaertn., Lycopersicon esculentum L. и Populus alba L.), для которых показано их участие в лигнификации клеточной стенки. С помощью сервиса BLAST были отобраны 24 аминокислотные последовательности гомологичных пероксидаз из A. thaliana. Для каждого фермента рассчитаны молекулярная масса и изоэлектрическая точка. Построены множественные выравнивания аминокислотных последовательностей и проведен филогенетический анализ. Для семи пероксидаз A. thaliana выявлены сайты связывания с субстратом (синаповый, пара-кумаровый и конифериловый спирты), их принадлежность группам Sили G-пероксидаз. Проанализированы аминокислотные замены в первичной структуре белка. Пероксидазы A. thaliana кластеризуются с референсными пероксидазами и образуют шесть групп на филогенетическом дереве, три из которых образованы исключительно пероксидазами A. thaliana. Пероксидазы, объединенные в общий кластер, характеризуются близким значением молекулярной массы и величиной изоэлектрической точки, имеют общую локализацию экспрессии и выполняют схожие функции. Таким образом, использование биоинформатических методов, анализ литературы и материалов в базах данных позволили предположить не известные ранее функции для некоторых пероксидаз A. thaliana, относящихся к III классу. Показано, что пероксидаза AtPrx39 обладает сродством к окислению синапового спирта; AtPrx54 – к окислению пара-кумарового и кониферилового спиртов, и, предположительно, они могут участвовать в биосинтезе лигнина.

624-631 63
Аннотация

Витамин Д3-связывающий белок (DBP) представляет собой полифункциональный гликопротеин, основная роль которого заключается в транспорте витамина Д3 и его метаболитов; но он также является предшественником макрофаг-активирующего фактора (GcMAF). DBP конвертируется в GcMAF в результате сайт-специфического селективного дегликозилирования под действием β-галактозидазы и сиалидазы, локализованных на активированных Ви Т-лимфоцитах соответственно. Биологическая активность GcMAF выражается, прежде всего, в его способности активировать макрофаги, усиливая их фагоцитарную функцию и продукцию реактивных форм кислорода. В результате активации на макрофагах повышается экспрессия специфических рецепторов, участвующих в распознавании опухоль-ассоциированных антигенов, а также в реализации прямой противораковой активности через индукцию апоптоза/некроза опухолевых клеток. Повышенный интерес к GcMAF связан с его потенциальной возможностью использования в клинике в качестве нового противоопухолевого препарата. Роль GcMAF проявляется не только при онкологических, но и при целом ряде вирусных и нейродегенеративных заболеваний, при которых в сыворотке больных повышена активность N-ацетилгалактозаминидазы (нагалазы). Нагалаза – это фермент, который полностью, а не селективно дегликозилирует DBP и блокирует, таким образом, образование GcMAF, что приводит к иммунным нарушениям. В обзоре подробно рассмотрены современные данные о структуре и функциях DBP как основного предшественника GcMAF. По своему составу находящийся в циркуляции DBP – это смесь немодифицированных и О-гликозилированных молекул, степень гликозилирования которых определяется генотипом по гену, кодирующему DBP. На роль DBP в устойчивости организма к ряду заболеваний указывает тот факт, что у индивидуумов, гомозиготных по аллелю, кодирующему дефектный DBP, не образуется ни одной молекулы GcMAF, вследствие чего эти индивидуумы имеют высокий риск развития различных тяжелых заболеваний (боковой амиотрофический склероз, колоректальный рак и др.). В обзоре представлены данные об основных механизмах противоопухолевого эффекта GcMAF, опухолевой стратегии нейтрализации активности GcMAF, результаты клинических испытаний GcMAF при различных нозологических формах рака, а также обсуждены имеющиеся противоречия относительно позиционирования GcMAF в качестве эффективного противоопухолевого препарата.



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


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