Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск
Том 24, № 2 (2020)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.18699/VJ20.605

ГЕНЕТИКА РАСТЕНИЙ

115-122 122
Аннотация

Род ElymusL. наряду с пшеницей, рожью и ячменем принадлежит к трибе Triticeae. Помимо своего хозяйственного значения, эта триба характеризуется широким распространением аллополиплоидных  таксонов, которые формируются в ходе межвидовой и межродовой гибридизации и последующих преобразований вовлеченных в гибридизацию диплоидных геномов. Для идентификации исходных геномов в составе полиплоидов удобны малокопийные ядерные гены, менее подверженные процессам реорганизации, чем  повторенные некодирующие элементы. В настоящей работе разработан удобный CAPS-маркер для различения базисных геномов St, H, Y, входящих в состав азиатских видов рода Elymus, с помощью электрофоретического анализа фрагментов рестрикции ПЦР-амплифицированного участка гена, кодирующего β-амилазу.  В России распространено около 50 видов Elymusпредположительно трех гапломных комбинаций: StH, StY  и StHY. Наименее изученными остаются бореальные StH-геномные виды – эндемики Российской Федерации. По результатам анализа ранее изученных разными авторами нуклеотидных последовательностей гена  β-амилазы была отобрана эндонуклеаза рестрикцииTaqI, которая имела различающиеся по положению  сайты узнавания в составе вышеуказанного фрагмента из геномов St, H и Y. В результате расщепления ПЦР-продукта эндонуклеазой TaqI у каждого из исходных гапломов формировался специфичный паттерн фрагментов рестрикции, легко визуализируемый в агарозном геле. Проанализирована выборка из 68 образцов,  принадлежащих 32 видам. У 15 видов была подтверждена ранее известная геномная конституция, у E. kamoji этот метод не позволил выявить присутствие генома H. Предполагается возможное происхождение данного  варианта генома H от другого вида Hordeum. У 16 видов геномная конституция определена впервые. Пока-зано, что большинство изученных видов бореальной группы видов из Сибири и Российского Дальнего Востока имеют геномную конституцию StStHH. Исключение составил E. amurensis, филогенетически близкий к  StY-геномному виду E. ciliarisи также имеющий геномный состав StStYY. Сделан вывод, что основное видовое  разнообразие StH-геномной группы находится севернее центра происхождения большинства StY-геномных  видов рода.

123-130 153
Аннотация

Для анализа внутривидового генетического разнообразия сельскохозяйственных культур  применяются разнообразные молекулярные и биохимические маркеры. Высокой эффективностью при  оценке этого показателя обладают проламин-кодирующие локусы. На базе лаборатории сортовой идентификации семян Государственного аграрного университета Северного Зауралья в 2018–2019 гг. методом  электрофореза исследованы 18 сор тов овса посевного, включенных в Государственный реестр селекционных достижений по Тюменской области с 1930-х гг. до 2019 г. Целью работы было изучить динамику генетического разнообразия сортов по авенин-кодирующим локусам. Для анализа использовали по 100 зерновок каждого сорта. Электрофорез проводили в вертикальных пластинах 13.2 % полиакриламидного  геля при постоянном напряжении 500 В в течение 4.0–4.5 ч. Установлено, что 44.4 % сортов гетерогенны  и состоят из двух биотипов. Для трех локусов идентифицировано 20 аллелей, 10 из которых выявлены  впервые. Частота встречаемости аллелей авенин-кодирующих локусов изменялась с течением времени. Аллели, характерные для сортов иностранного происхождения, в процессе сортосмены заместились аллелями, присутствующими в отечественных сортах, а затем в сортах местных селекционных учреждений. Наибольшую час тоту встречаемости в сортах тюменской селекции имели аллели Avn A4(50.0  %),  A2 (25.0 %), Avn B4 (50.0 %), Bnew6(37.5 %), Avn C1(37.5 %), C2и C5(25.0 %). Эти аллели имеют большую  ценность как маркеры хозяйственно ценных и адаптивно значимых признаков. Величина генетического  разнообразия в сортах овса изменялась с течением времени от 0.33 в 1929–1950 гг. до 0.75 в 2019 г. Высокое значение генетического разнообразия в современных сортах селекции  Научно-исследовательского  института сельского хозяйства Северного Зауралья, а также увеличение этого показателя на протяжении  последних 20 лет связаны с использованием в селекционном процессе генетически разнородного исходного материала. Это позволило получить сорта, обладающие высоким адаптивным потенциалом в природно-климатических условиях данного региона.

СЕЛЕКЦИЯ РАСТЕНИЙ НА ИММУНИТЕТ

131-138 133
Аннотация

Стеблевая ржавчина пшеницы в последние годы приобрела эпифитотийный характер, нанося  значительный экономический ущерб производству зерна пшеницы в отдельных областях Западной Сибири. По результатам изучения расового состава популяций стеблевой ржавчины, собранной в 2016–2017 гг.  в Омской области и Алтайском крае, выявлено 13 патотипов в омской популяции и 10 – в алтайской. Дифференцирование рас стеблевой ржавчины проводили с помощью тестерного набора 20 североамериканских  линий-дифференциаторов Srгенов. Гены патотипов стеблевой ржавчины омской популяции авирулентны  только к гену устойчивости Sr31, алтайские изоляты авирулентны, помимо Sr31, к генам Sr24, Sr30. Низкая  частота вирулентности (10–25 %) патотипов омской популяции установлена для Sr11, Sr24, Sr30, а патотипов  алтайской – для Sr7b,Sr9b,Sr11,SrTmp, которые неэффективны в Омской области. Полевая оценка устойчивости к стеблевой ржавчине проводилась в 2016–2018 гг. в Омской области в динамике в течение вегета-ционного периода у сортов и линий мягкой пшеницы из трех различных источников. Первый набор вклю-чал 58 линий и сортов яровой мягкой пшеницы с идентифицированными генами Sr, условно называемыми  « питомник-ловушка» (ISRTN – international stem rust trap nursery). Второй набор включал линии яровой пшеницы из коллекции «Арсенал», отобранные ранее по комплексу хозяйственно ценных признаков и несущие  пирамиду генов устойчивости к стеблевой ржавчине, в  том числе интрогрессированных в геном мягкой  пшеницы от дикорастущих видов злаков. Третий набор включал сорта яровой мягкой пшеницы, созданные  в  Омском аграрном университете по программе челночной селекции, имеющие в родословной синтетическую пшеницу с геномом Ae. tauschii. Установлено, что линии с генами Sr31,Sr40,Sr2 complexневосприимчивы  к стеблевой ржавчине в условиях Западно-Сибирского региона. Выделены источники с эффективными гена-ми Sr : из питомника ISRTN – (Benno)/6*LMPG-6 DK42 (Sr31), Seri 82 (Sr31), Cham 10 (Sr31), Bacanora (Sr31), RL 6087  Dyck (Sr40), Amigo (Sr24,1RS-Am), Siouxland (Sr24,Sr31), Roughrider (Sr6,Sr36), Sisson (Sr6,Sr31,Sr36), Fleming  (Sr6,Sr24,Sr36,1RS-Am), Pavon 76 (Sr2 complex); из коллекции «Арсенал» – № 1 BC 1F2 (96 × 113) × 145 × 113  (Sr2, Sr36,Sr44), № 14а F 3(96 × 113) × 145 (Sr36,Sr44), № 19 BC 2F3(96 × 113) × 113 (Sr2,Sr36,Sr44), № 20 F 3(96 × 113) × 145  (Sr2,Sr36,Sr40,Sr44); сорта Омского аграрного университета – Элемент 22 (Sr31,Sr35), Лютесценс 27-12, Лютесценс 87-12 (Sr23,Sr36), Лютесценс 70-13, Лютесценс 8713 (Sr23,Sr31,Sr36). Выделенные источники рекомендуются для включения в селекционный процесс при создании   сортов, устойчивых к стеблевой ржавчине в  условиях региона.

139-148 89
Аннотация

Септориоз листьев и колоса яровой пшеницы – одна из наиболее экономически значимых  инфекций в Сибирском регионе. В системах контроля септориоза основным экологически безопасным  элементом являются устойчивые сорта, которые тормозят или останавливают развитие эпифитотическо-го процесса путем замедления размножения возбудителей септориоза. Цель работы состояла в уточнении  видового состава возбудителей септориоза по регионам Западной Сибири и сортам яровой пшеницы, исследовании эпифитотического процесса септориоза дифференцированно на листьях и колосьях сортов, а  также в оценке активности семенной передачи Рarastagonospora nodorum. Исследования проводили в 2016– 2018 гг. по общепринятым методикам. В Западной Сибири септориоз листьев и колоса яровой пшеницы ши-роко распространен: 35 % по показателю развития болезни и 90 % по распространенности. Видовой состав возбудителей септориоза представлен Р. nodorum, Septoria triticiи P. avenaef. sp. triticae, причем соотношение  видов изменялось по регионам. В Новосибирской области отмечено полное доминирование Р.  nodorum,  S. tritici встречался в 13.8 раза реже, а P. avenaef. sp. triticaeединично. В Тюменской области доминирование  Р. nodorumне было таким безусловным и нарушалось в некоторых географических пунктах S. triticiи P. avenae f. sp. triticae. В Алтайском крае во всех точках учета преобладал Р. nodorum; S. triticiи P. avenaef. sp. triticae встречались повсеместно, но в 5.6 и 8.6 раза реже соответственно. Изучение сортов яровой пшеницы разного происхождения не позволило выявить иммунных к септориозу листьев и колоса форм. Установлено дифференцированное проявление признаков устойчивости к септориозу листьев и колоса, выделены сорта,  сочетающие пониженную восприимчивость к септориозу и листьев, и колоса. Инфицированность семян  фитопатогеном в регионах Сибири достигала 7 экономических порогов вредоносности и в значительной  степени (52.5 %) определялась погодными условиями августа. Изучение коллекций сортов из трех регио-нов Сибири позволило вы явить следующую тенденцию: наиболее активно передача P. nodorumс семенами  сортов шла в Новосибирской области (7.6 %), в меньшей степени – в Омской (5.7 %); самая благополучная  фитосанитарная ситуация была в Курганской области: сорта передавали P.  nodo rumв слабой степени (2.1 %),  ниже экологического порога вредоносности.

ГЕНЕТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ

149-157 72
Аннотация

Метилотрофные дрожжи используются в качестве платформы для экспрессии гетерологичных белков с 1980-х гг. Они имеют высокий уровень продукции и позволяют получить белки эукариот с приемлемым  уровнем гликозилирования. Первая система для экспрессии рекомбинантного белка на основе Pichia pastoris была разработана на основе штамма, выделенного из сокотечения деревьев на юго-западе США. Система распространялась бесплатно в научных целях и применяется во всем мире. В ходе классификации метилотрофных  дрожжей по молекулярно-биологическим маркерам штаммы, используемые для получения рекомбинантного  белка, были реклассифицированы как Komagataella phaffii. Они находятся в свободном доступе согласно патентному законодательству, однако распространялись на договорной основе. Это делает неопределенным их статус для коммерческого использования и, соответственно, стимулирует поиск альтернативных штаммов для экспрессии рекомбинантного белка. Были адаптированы штаммы других видов метилотрофных дрожжей, среди  которых преобладают представители рода Ogataea. Несмотря на филогенетическую удаленность представите-лей рода Ogataeaи Komagataella, во всех случаях оказалось возможным использовать классические векторы и  промоторы для экспрессии рекомбинантного белка. Существуют системы экспрессии на основе других штаммов  рода Komagataella, а также рода Candida. Потенциал этих микроорганизмов для генной инженерии далеко не исчерпан. Перспективно как усовершенствование имеющихся систем экспрессии, так и создание новых на основе  штаммов, выделенных из природных источников. Исторически до 2009 г. в качестве систем экспрессии использовались штаммы, выделенные на юго-западе США. В настоящее время начали развиваться системы экспрессии  на основе штаммов, полученных в Таиланде. Поскольку эта группа микроорганизмов широко представлена по  всему миру как в природной, так и в городской среде, можно ожидать появления систем экспрессии рекомбинантных белков, созданных на основе штаммов, выделенных и в других регионах планеты.

158-167 194
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.
168-175 79
Аннотация

Микробиота кишечника человека – это динамическая система, находящаяся под воздействием организма хозяина и внешних факторов. Возникающие нарушения кишечной микробиоты могут привести к патологическим состояниям, включая воспалительные и онкологические заболевания желудочно-кишечного тракта. Одним из возможных способов воздействия на микробиоту кишечника является фекотрансплантация (ФТ) – введение кишечной микробиоты от здорового донора в кишечный тракт пациента. В настоящее время в ряде стран этот метод используется для нормализации микробиоты кишечника, в основном при хронических воспалительных заболеваниях кишечника. В России (Новосибирск) уже несколько лет ведутся пилотные исследования эффективности ФТ при язвенном колите. Цель данной работы – оценить изменение микробиома кишечника 20 пациентов с язвенным колитом после однократного проведения ФТ. Основной метод – сравнительный анализ библиотек последовательностей 16S рибосомальной РНК, созданных на основе образцов, полученных от пациентов с язвенным колитом до и после ФТ и секвенированных на платформе Illumina MiSeq. Результаты исследования показали, что ФТ привела к увеличению среднего биоразнообразия последовательностей в образцах, полученных после ФТ, по сравнению с образцами, собранными до ФТ, хотя разница не была статистически достоверной. Доля последовательностей Firmicutes, являющихся доминирующей компонентой кишечной микробиоты здоровых людей, уменьшилась (~32 % vs. >70 %), а доля последовательностей Proteobacteria увеличилась (>9 % vs. <5 %). В некоторых образцах, собранных до ФТ, были обнаружены последовательности патогенных представителей Firmicutes и Proteobacteria, включая Acinetobacterspp., Enterococcus spp., Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Staphylococcus aureus, Stenotrophomonas maltophylia, Streptococcusspp.В большинстве случаев после ФТ доля таких последовательностей резко сократилась. Ис-ключение составили последовательности Clostridium difficile, содержание которых в образцах почти половины пациентов составляло менее 0.5 %; после ФТ доля последовательностей C. difficileзначительно уменьшилась лишь у трех пациентов. Следует отметить, что после ФТ повысилось на порядок содержание Lactobacillusspp.  и существенно расширился их видовой состав. По результатам исследования можно сделать предварительное заключение о том, что даже однократная процедура ФТ приводит к повышению биоразнообразия микробиоты пациентов и оптимизации ее таксономического состава.

ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ

176-184 91
Аннотация

Настоящий обзор представляет современные достижения и подходы по сохранению репродуктивных клеток животных in vitro, такие как криоконсервация и лиофилизация, а также эпигенетические  предпосылки для получения жизнеспособных сперматозоидов и женских гамет после реконсервации.  Криоконсервация – эффективный путь сохранения репродуктивных клеток различных видов сельскохо-зяйственных животных, включая птиц. Метод сохранения генофонда in vitroчерез поддержание в криоген-ных условиях клеток или тканей в основном направлен на восстановление исчезнувших пород/популяций, на поддержание генетического разнообразия в популяциях, подверженных генетическому дрейфу. Именно сочетание методов ex situ in vivoи ex situ in vitroможет сформировать основу эффективной стратегии сохранения генетического разнообразия животных. Кроме того, использование криконсервированного семени лучших представителей линии или породы позволяет ускорить прогресс селекции в промышленном птицеводстве. Несмотря на многочисленные достижения в области криобиологии половых клеток, продолжается поиск методов, обеспечивающих более эффективное восстановление жизнеспособности спермиев после криоконсервации. Механизмы, лежащие в основе влияния процедуры криоконсервации на параметры семени сельскохозяйственных птиц, полностью не изучены. В обзоре отражены результаты современных исследований в области проблематики криоконсервации женских и мужских половых клеток, эмбриональных клеток, поиска новых путей решения в области сохранения генетического разнообразия in vitro (разработка новых криопротекторных сред и новых технологий сохранения). Освещены молекуляр-но-генетические аспекты криоконсервации и механизмы влияния криоконсервации на эпигенетическое состояние клеток. Представлены данные по результатам исследований в области лиофильной сушки репродуктивных клеток самцов. Интерес к технологии лиофилизации семени как возможности более дешевого способа сохранения и транспортировки генетического материала диких и домашних животных, по сравнению с криоконсервацией, в мире стремительно растет; исследования ведутся в Японии, Израиле, Египте, Испании, Франции. Растет и интерес к использованию лиофилизированного семени в технологиях генной инженерии. Методы лиофильной сушки разрабатываются с учетом видовой принадлежности.  В обзоре предложены также организационно-правовые пути решения проблемы сохранения генетических ресурсов сельскохозяйственных животных, включая птиц, in vitro.

185-190 59
Аннотация

Выявление областей генома, прямо или опосредованно связанных с признаками пороков раз-вития у домашних свиней, может способствовать идентификации генетических мишеней, используемых в качестве биомаркеров индивидуальных особенностей формирования экстерьера, их метаболического статуса,  а также подверженности генетическим заболеваниям. Такие исследования напрямую связаны с повышением экономической эффективности, поскольку позволяют выявлять и исключать из селекционного процесса животных-носителей нежелательных генов, фенотип которых может не проявляться. В данной работе проведен поиск подобных целевых генов и геномных регионов с помощью полногеномных ассоциативных исследований (GWAS) с использованием ДНК-чипов PorcineSNP60K BeadChips (Illumina, San Diego, USA). Проанализировано 48 хряков свиней крупной белой породы селекционно-гибридного центра «Знаменский» Орловской области по 21 недостатку экстерьера и дефектам развития у 39 153 их потомков. Расчеты производили по линейной модели смешанного типа в программном пакете GEMMA. Из изначального сета в 61 000 SNP были отобраны 36 704  полиморфных SNP, в которых найдены 24 полиморфизма, входящих в 11 генов (P < 0.1), статистически значимо  коррелирующих с признаками аномалий развития в геноме свиней, такими как атрезия анального отверстия  (ARMC7,FANCC,RND3,ENSSSCG00000017216), проблемы с конечностями (PAWR,NTM,OPCML,ENSSSCG00000040250, ENSSSCG00000017018) и тремор поросят (RIC3,ENSSSCG00000032665). Также была выявлена коэкспрессия генов NTM, OPCML и RND3, участвующих в регуляции клеточной адгезии. Проведенная работа подтвердила актуальность применения подобного подхода в полногеномно-ассоциативных исследованиях для детектирования единичных SNP, связанных с отдельными признаками, даже для небольших выборок.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕНЕТИКА

191-199 72
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.
200-208 130
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.

ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА

209-218 69
Аннотация

В обзоре представлены накопленные в научной литературе данные об участии мобильных генетических элементов в регуляции дифференцировки нейрональных стволовых клеток и функционирования зрелых нейронов головного мозга. Начиная с первого деления зиготы, эмбриональное развитие управляется закономерными активациями транспозонов, необходимыми для последовательного изменения экспрессии специфических для каждого типа клеток генов. Частным отражением этих процессов может быть дифференцировка нейрональных стволовых клеток – процесс, в ходе которого необходима наиболее тонкая настройка экспрессии генов в нейронах различных областей головного мозга. Доказательствами этого предположения являются данные о высокой активности транспозонов в центре нейро-генеза, зубчатой извилине гиппокампа. Кроме того, мобильные элементы – источники возникновения и эволюции длинных некодирующих РНК, которые коэкспрессируются с необходимыми для работы головного мозга белок-кодирующими генами. Наибольшая активность длинных некодирующих РНК, так же как и транспозонов, обнаружена в центре нейрогенеза человека, что позволяет предположить их участие в управлении работой головного мозга. В регуляции дифференцировкой нейрональных стволовых клеток используются также микроРНК, многие из которых возникают из транскриптов мобильных элементов.  Транспозоны посредством собственных процессированных транскриптов играют роль в эпигенетической регуляции дифференцировки нейронов. Объяснением глобальной регуляторной функции мобильных элементов в головном мозге человека может служить их значение в возникновении белок-кодирующих генов в эволюции путем экзонизации, дупликации и доместикации. Эти гены вовлечены в эпигенетическую регуляторную сеть с участием транспозонов, так как содержат нуклеотидные последовательности, комплементарные микроРНК и длинным некодирующим РНК, образуемым из транскриптов мобильных элементов.  В формировании памяти выявлена роль обмена вирусоподобными частицами мРНК при помощи белка Arc эндогенных ретровирусов HERV между нейронами. Возможными способами реализации этого механизма могут быть обратная транскрипция мРНК и сайт-специфическая интеграция в геном с регуляторным воздействием на гены, участвующие в консолидации информации.  

219-227 75
Аннотация

Незавершенный остеогенез (несовершенный остеогенез в русскоязычной литературе) – наиболее распространенная наследственная форма ломкости костей, генетически и клинически гетерогенное заболевание с широким спектром клинической тяжести, основное клиническое проявление которого – множественные переломы начиная с натального периода жизни, зачастую приводящие к инвалидизации с детского возраста. К основным клиническим признакам незавершенного остеогенеза относятся голубые склеры, потеря слуха, аномалия дентина, повышенная ломкость костей, нарушение роста и осанки с развитием характерных инвалидизирующих деформаций костей и сопутствующих проблем, включающих дыхательные, неврологические, сердечные, почечные нарушения. Незавершенный остеогенез встречается и у мужчин, и у женщин, заболевание наследуется как по аутосомно-доминантному, так и аутосомно-рецессивному типам, существуют спорадические случаи заболевания, обусловленные мутациями de novo, а также обнаружены Х-сцепленные формы. Термин «незавершенный остеогенез» был введен W. Vrolick в 1840-х гг. Первая классификация заболевания сделана в 1979 г. и неоднократно пересматривалась из-за идентификации молекулярной причины заболевания и открытия новых механизмов развития незавершенного остеогенеза. В начале 1980-х гг. мутации в двух генах коллагена типа I (COL1A1и COL1A2) впервые были ассоциированы с аутосомно-доминантным типом наследования незавершенного остеогенеза. С тех пор идентифицированы еще 18 генов, продукты которых участвуют в процессах формирования и минерализации костной ткани. До сих пор не определена степень генетической гетерогенности заболевания, исследователи продолжают идентифицировать новые гены, вовлеченные в его патогенез, число которых достигло 20. В последнее десятилетие стало известно, что аутосомно-рецессивные, аутосомно-доминантные  и Х-связанные мутации в широком спектре генов, кодирующих белки, участвующие в синтезе коллагена  типа I, его процессинге, секреции и посттрансляционной модификации, а также в белках, регулирующих  дифференцировку и активность костеобразующих клеток, вызывают несовершенный остеогенез. Большое количество причинных генов усложнило классическую классификацию заболевания, и в связи с новыми достижениями в области молекулярных основ незавершенного остеогенеза постоянно совершенствуется и классификация. В этом обзоре мы систематизировали и обобщили информацию о результатах исследований в области изучения клинико-генетических аспектов незавершенного остеогенеза и отразили современное состояние классификационных критериев диагностики заболевания.



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


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