Изучение генетических ресурсов с использованием полиморфизма проламинов сортообразцов пшеницы из стран с различными климатическими условиями позволяет выявить и проследить предпочтительность отбора аллелей глиадинкодирующих локусов, характерных для конкретных условий. Цель исследования – определить «глиадиновый профиль» коллекции яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) из селекционных центров России и Казахстана на основе изучения генетического разнообразия аллельных вариантов глиадинкодирующих локусов. Проведен расчет внутрипопуляционного (μ ± S_μ) и генетического (Н) разнообразия, доли редких аллелей (h ± S_h), критерия идентичности (I) и генетического сходства (r) яровой мягкой пшеницы из  восьми селекционных центров России и Казахстана. Установлено, что наибольшим внутрипопуляционным разнообразием аллелей глиадина отличались образцы яровой мягкой пшеницы, созданные в Костанайской (Карабалыкская СХОС, Казахстан) и Челябинской (Челябинский НИИСХ, Россия) областях. Доля редких аллелей (h) по локусам Gli-В1 и Gli-D1 оказалась максимальной у сортов пшеницы селекции НИИСХ Юго-Востока (Саратовская область, Россия), что объясняется высокой частотой встречаемости аллелей Gli-В1е (86 %) и Gli-D1a (89.9 %). Статистически доказано, что изученные образцы яровой мягкой пшеницы из разных областей Казахстана и России отличаются друг от друга по глиадинкодирующим локусам на основе критерия идентичности (I). Наибольшее значение I = 619.0 установлено при сравнении образцов пшеницы, происходящих из Костанайской и Саратовской областей, а минимальное I = 114.4 отмечено для сортов пшеницы из Тюменской и Челябинской областей. Выявлены аллели глиадина, которые были идентифицированы только образцах, созданных в определенных регионах. Сочетание аллелей Gli-А1f, Gli-B1e, Gli-Da идентифицировано у большинства образцов пшеницы Казахстана и России. Аллели Gli-A1f, Gli-A1i, Gli-A1m, Gli-A1o, Gli-B1e, Gli-D1a, Gli-D1f, Gli-A2q, Gli-B2o и Gli-D2a оказались характерными и с различной частотой встречались в сортах пшеницы восьми областей России и Казахстана. Наибольший внутрисортовой полиморфизм (51.1 %) наблюдался у сортов пшеницы селекции СибНИИСХ (О мская область, Россия), а наименьший (16.6 %) – у образцов Павлодарской СХОС (Павлодарская область, Казахстан). На основе частот встречаемости аллелей составлен «глиадиновый профиль» пшеницы из разных областей и селекционных учреждений России и Казахстана, который может быть использован для подбора родительских пар в селекционном процессе, контроле сортов при репродукции, а также для установления сортовой чистоты.

Полезные эндофитные бактерии могут подавлять развитие вредителей за счет прямого антагонизма, с помощью метаболитов или опосредованно индуцировать системную устойчивость через регуляцию гормональных сигнальных путей. Липопептиды – бактериальные метаболиты, проявляющие прямую антагонистическую активность ко многим организмам, в том числе к насекомым. Также липопептиды способны запускать системную индуцированную устойчивость у растений против вредных организмов. В настоящее время механизм действия бактериальных метаболитов липопептидов на защитную систему растений только начинают исследовать. В данной работе изучено десять штаммов и изолятов бактерий, выделенных из внутренних тканей культурной и дикой пшеницы и картофеля. Секвенирование гена 16S рРНК показало принадлежность всех изолятов к роду Bacillus и двум видам – B. subtilis и B. velezensis. У всех бактериальных изолятов методом ПЦР были идентифицированы гены липопептид синтаз – сурфактин синтазы (Bs_srf ), итурин синтаз (Bs_ituA, Bs_ituB) и фенгицин синтазы (Bs_fenD). Все штаммы обладали афицидной активностью в отношении обыкновенной злаковой тли (Schizaphis graminum Rond.) за счет синтеза липопептидов, что было доказано с помощью липопептид-богатых фракций (ЛБФ), выделенных из штаммов. Эндофитные липопептид-синтезирующие штаммы Bacil lus spp. опосредованно влияли на жизнеспособность тли, выносливость растений по отношению к тле и запускали системную индуцированную устойчивость у растений, что проявлялось в регуляции окислительного метаболизма и накоплении транскриптов генов Pr1, Pr2, Pr3, Pr6 и Pr9, за счет синтеза липопептидов, что подтверждено с помощью ЛБФ, выделенных из трех штаммов – B. subtilis 26D, B. subtilis 11VM и B. thuringiensis B-6066. В нашей работе впервые показано афицидное действие фенгицина и способность штаммов и изолятов B. subtilis Ttl2, Bacillus sp. Stl7 и B. thuringiensis B-6066, синтезирующих фенгицин, регулировать компоненты про-/антиоксидантной системы растений, зараженных тлей. Кроме того, впервые продемонстрирована элиситорная роль фенгицина в запуске системной устойчивости растений пшеницы к S. graminum. Обнаружены новые перспективные штаммы и изоляты эндофитных бактерий рода Bacillus, которые могут стать основой будущих биопрепаратов против тлей. Одним из критериев поиска новых бактерий, активных против насекомых, питающихся флоэмным соком, может быть наличие в бактериальном геноме генов липопептид синтаз. 

Повышенный уровень лептина в период беременности у самок мышей оказывает благоприятное действие на метаболические показатели их зрелого потомства при потреблении последним высококалорийной пищи, и это влияние может зависеть от пола. Молекулярные механизмы, опосредующие программирующее действие лептина, неизвестны. Целью представленной работы было изучение программирующего действия материнского лептина на сигнальную функцию плацент и печени плодов, а также на адаптацию к высококалорийной диете у потомства в зависимости от пола. Самкам мышей линии C57BL/6J вводили лептин в середине беременности. В конце беременности в плацентах, мозге и печени плодов оценивали экспрессию генов. У взрослого потомства обоего пола оценивали метаболические показатели и экспрессию генов в печени, буром жире и гипоталамусе после двухнедельного потребления стандартной либо сладко-жирной диеты (СЖД: гранулы стандартного корма, сало, сладкое печенье). У самок наблюдался более низкий уровень лептина, глюкозы, триглицеридов и холестерина в крови, чем у самцов. Потребление СЖД увеличивало экспрессию гена Ucp1 в буром жире у самок, тогда как у самцов накапливался жир, снижались уровень триглицеридов в крови и экспрессия гена Fasn в печени. Введение лептина матерям увеличивало экспрессию генов Igf1 и Dnmt3b в печени плодов, снижало скорость роста после отъема от матери и повышало экспрессию Crh в гипоталамусе в ответ на СЖД у взрослых потомков обоих полов. Только у самцов введение лептина матерям снижало экспрессию генов Fasn и Gck в печени, увеличивало жировую массу, уровни глюкозы, триглицеридов и холестерина в крови, а также экспрессию гена Dmnt3a в печени плодов. Полученные результаты позволяют предположить, что влияние материнского лептина на экспрессию генов, кодирующих факторы роста и ДНКметилтрансферазы в печени плодов, может опосредовать его программирующий эффект на метаболический фенотип потомства.

Многообразие патогенетических механизмов, лежащих в основе артериальной гипертонии, приводит к необходимости разработки персонализированного подхода к диагностике и терапии заболевания. Одним из перспективных методов для персонализированной медицины является метаболомика, которая позволяет получить комплексное представление о физиологических процессах, происходящих в организме. Метаболом – это совокупность низкомолекулярных веществ, определяемых в образце и являющихся промежуточными и конечными продуктами метаболизма клеток. Изменения в содержании и соотношении метаболитов в исследуемом образце маркируют соответствующие патогенетические механизмы, выделяя их, что особенно важно для такого мультифакторного заболевания, как артериальная гипертония. Для идентификации метаболомных маркеров гипертензивных состояний разного генеза были исследованы три разные формы артериальной гипертонии (АГ): крысы c наследственной АГ (линия крыс НИСАГ/ISIAH); крысы с АГ, индуцированной введением L-NAME (модель эндотелиальной дисфункции с нарушением продукции NO); крысы с АГ, вызванной введением дезоксикортикостерона в сочетании с солевой нагрузкой (гормон-зависимая форма – DOCA-солевая АГ). В качестве нормотензивного контроля были использованы крысы линии WAG. У всех животных собрали образцы суточной мочи, метаболомный профиль которой проанализировали методом количественной ЯМР-спектроскопии. Затем с помощью методов многомерной статистики выявили потенциальные метаболомные маркеры исследуемых форм гипертензивных состояний. Анализ полученных данных показал, что для наследственной стресс-индуцированной артериальной гипертонии у крыс линии НИСАГ характерно снижение содержания следующих метаболитов в моче: никотинамида и 1-метилникотинамида (маркеры воспалительных процессов), N-ацетилглутамата (цикл оксида азота), изобутирата и метилацетоацетата (микробиота кишечника). Фармакологически индуцированные формы АГ (группы L-NAME и DOCA+NaCl) не имеют общих с наследственной АГ метаболомных маркеров. Их отличают один общий маркер, N,N-диметилглицин, и два специфических – холин (для группы L-NAME) и 1-метилникотинамид (для группы крыс с DOCA-солевой артериальной гипертонией).

Исследованы представители семейства Micrococcaceae, родственные, согласно тестам 16S рРНК, ITS1 (транскрибируемый межгенный спейсер), средней нуклеотидной идентичности (ANI) и средней аминокислотной идентичности (AAI), штамму RCAM04488 Kocuria rosea – стимулирующей рост растений ризобактерии (PGPR), изолированному из ризосферы картофеля (Solanum tuberosum L.) с использованием полногеномных филогенетических тестов и пангеномного анализа. Согласно критерию ANI > 95 %, ряд известных представителей видов K. salina, K. polaris и K. rosea (включая типовой штамм K. rosea ATCC 186^T), наиболее близкородственных изоляту в тесте ITS1, должны быть приписаны к одному и тому же виду с соответствую щей верификацией штаммов. Однако указанные штаммы были выделены из весьма контрастных по экологии и географии мест обитания, что не могло не сказаться на их генотипе и фенотипе и должно быть так или иначе учтено в оценках их систематического положения. Данное противоречие проясняют результаты пангеномного анализа, продемонстрировавшие существенные различия в этих штаммах количества акцессорных и штамм-специфичных генов, определяющих их индивидуальность и, возможно, потенциал для адаптации к различным экологическим нишам с соответствующими фенотипическими признаками. Аналогичные результаты получены в тесте AAI в полномасштабном варианте его применения против базы данных UniProt (около 250 млн записей) с использованием программы AAI-profiler и протеома штамма K. rosea ATCC 186^T в качестве запроса. Согласно критерию AAI > 65 %, в один и тот же род с Kocuria должны быть объединены представители рода Arthrobacter и некоторых других родов, относящихся к классу актиномицетов, с весьма широким географическим и экологическим спектром источников их выделения. В рамках парадигмы о вертикально наследуемых филогенетических маркерах это можно трактовать как сигнал для их последующей таксономической переквалификации. Важным фактором при этом может быть детализация генного состава штаммов и таксономических соотношений, получаемых в результате анализа пангеномов соответствующих клад.

Эндемичные амфиподы (Crustacea: Amphipoda) озера Байкал – это один из наиболее ярких примеров возникновения большого количества видов (так называемых букетов видов), занимающих разнообразные экологические ниши, от небольшого числа исходных видов, которое происходило на ограниченной территории и потому доступно для всестороннего исследования. Подобные примеры предоставляют уникальные возможности изучения поведенческих, анатомических и физиологических адаптаций во множестве комбинаций условий среды и потому привлекают большое внимание. Существующие варианты таксономической классификации этой группы насчитывают более 350 морфологических видов и подвидов, которые, согласно молекулярно-­филогенетическим исследованиям маркерных генов, полных транскриптомов и митохондриальных геномов, произошли в результате не менее двух вселений в озеро. Исследования изоферментов и маркерных генов выявили существенное криптическое разнообразие байкальских амфипод, а также существенный разброс по уровню генетического разнообразия внутри некоторых морфологических видов. Экспериментальная проверка, проведенная на данный момент только для двух морфологических видов, показывает возможную применимость митохондриального маркера, гена первой субъединицы цитохром c­оксидазы, для предсказания репродуктивной изоляции. Приблизительно у десятой части видов байкальских амфипод был изучен размер ядерного генома и хромосомные числа, что позволило выявить почти десятикратную вариабельность размера генома при стабильных (2n = 52 для большинства изученных видов) кариотипах. При этом анализ разнообразия повторов в ядерных геномах показал существенные межвидовые различия. Кроме того, выявлены необычные особенности некоторых митохондриальных геномов, такие как вариабельность по длине и по порядку генов, а также дупликации генов тРНК, часть из которых подверглась ремолдингу (изменению специфичности антикодона за счет точечных мутаций). Следующими важными шагами должны стать сборка полных геномов для разных видов байкальских амфипод, чему на данном этапе препятствует сложная структура этих геномов с большим содержанием повторов, и обновление таксономической классификации видов с учетом комплекса полученных данных.

Синдром Франка–Тер Хаара (Frank–Ter Haar syndrome, FTHS) – редкое генетическое заболевание с аутосомно-рецессивным типом наследования, характеризующееся аномалиями развития сердечно-сосудистой системы, костей лицевого черепа и скелета. Наиболее распространенной причиной развития данного синдрома являются мутации в гене SH3PXD2B. Для исследования была выбрана семья, в которой двое детей (трехлетняя девочка и двухмесячный мальчик) страдали двусторонней косолапостью. В семейной родословной указывался аутосомно-рецессивный тип наследования. Из крови шести членов семьи мы выделили образцы ДНК. Для упомянутых двоих детей было проведено полное секвенирование экзома, а секвенированием по Сэнгеру подтверждено наличие мутантного варианта у всех членов семьи. По результатам анализа данных полноэкзомного секвенирования (WES) была выявлена редкая гомозиготная мутация (c.280C>G; p.R94G) в гене SH3PXD2B. Секвенирование по Сэнгеру показало, что эта мутация идеально сегрегирует с указанным фенотипом в родословной. Более того, при использовании ряда инструментальных средств получены данные, предсказывающие вредность и опасность этой мутации. При повторном посещении членов семьи с целью проведения развернутого клинического анализа было установлено, что фенотип двоих детей, страдавших двусторонней косолапостью, характерен для больных с синдромом FTHS. Таким образом, исследование позволило безошибочно диагностировать синдром FTHS в семье, первоначально выбранной в связи с двусторонней косолапостью у ее членов, с помощью WES. Более того, наше исследование показало, что причиной развития синдрома FTHS с аутосомно-рецессивным типом наследования была вновь выявленная гомозиготная миссенсмутация (c.280C>G; p.R94G) в гене (NM_001308175.2) SH3PXD2B. Это служит дополнительным подтверждением существующих данных о том, что гомозиготные мутации в гене SH3PXD2B являются основной причиной развития синдрома FTHS.

Одной из основных теорий развития шизофрении является генетическая, свидетельствующая о вовлечении наследственных факторов в различные процессы, в том числе воспаление. Показано, что воспалительные реакции, протекающие в микроглии, могут влиять на развитие заболевания. Также установлено, что генетически обусловленные изменения IL-1 могут способствовать шизофрении, подтверждая роль кластера генов IL-1 в восприимчивости к болезням. Целью работы была компьютерная оценка структурных взаимодействий белков IL-1 с их рецепторами при шизофрении. Использовалась база данных DisGeNET,  позволяющая оценить достоверность выявленных полиморфизмов IL-1. Проведен поиск полиморфизмов с помощью NCBI PubMed. Сервис NCBI Protein использовался для поиска и анализа положения на хромосоме найденных полиморфизмов. Из базы данных Protein Data Bank были извлечены структуры для проведения моделирования. Моделирование белков выполнялось с помощью сервера SWISS-MODEL, а моделирование белковых взаимодействий – с помощью PRISM. В настоящем исследовании впервые проведено прогнозирование взаимодействий белков IL-1α, IL-1β и IL-1RA с учетом наличия в последовательности соответствующих генов однонуклеотидных полиморфизмов, ассоциированных с шизофренией. Показано, что наличие ассоциированного с шизофренией полиморфизма rs315952 гена белка IL-1RA может привести к ослаблению связи IL-1RA с рецепторами и, предположительно, к запуску сигнального пути IL-1 путем разрыва либо ослабления связи IL-1RA с рецепторами и связыванием IL-1 с ними, что, возможно, вызовет изменение иммунного ответа. Полученные данные вносят теоретический вклад в развитие представлений о молекулярных механизмах влияния наследственных факторов шизофрении на взаимодействия белков семейства IL-1, играющих важную роль в процессах иммунной системы.

Рак шейки матки является одним из наиболее частых онкологических заболеваний у женщин и в 70 % случаев связан с вирусом папилломы человека (ВПЧ). Рак шейки матки развивается в результате прогрессии цервикальной интраэпителиальной неоплазии через поражения второй и третьей степени. Помимо белок-кодирующих генов, важную роль в развитии злокачественной трансформации клеток играют длинные некодирующие РНК. Хотя вирус папилломы человека широко распространен, в настоящее время нет хорошо охарактеризованных транскриптомных признаков, позволяющих предсказать злокачественную трансформацию клеток эпителия при наличии связанной с ВПЧ неоплазии эпителия шейки матки. Изменения генной активности в опухолях отражают биологическое разнообразие клеточного фенотипа и физиологических функций и могут быть важным диагностическим маркером. Используя открытые данные секвенирования РНК, мы провели сравнительный анализ транскриптома для оценки дифференциально экспрессируемых генов в образцах нормальной ткани, эпителия с диспластическими изменениями и раком шейки матки. Первичные данные были предварительно обработаны с использованием платформы Galaxy. Коррекция пакетного эффекта, идентификация дифференциально экспрессируемых генов и анализ обогащения набора генов выполнены в пакетах языка программирования R. Субклеточная локализация днРНК была проанализирована с помощью веб-сервисов Locate-R и iLoc-LncRNA 2.0.

В сравнении «рак vs. контроль» зарегистрировано 1572 дифференциально экспрессируемых гена, в сравнении  «рак vs. неоплазия» – 1260. Только два дифференциально экспрессируемых гена выявлено при сравнении контроля и неоплазии. Поиск общих среди наиболее сильно дифференциально экспрессируемых генов во всех группах сравнения привел к выявлению сигнатуры экспрессии, состоящей из генов CCL20, CDKN2A, CTCFL, piR-55219, TRH, SLC27A6 и EPHA5. Повышенный уровень транскрипции генов CCL20 и CDKN2A возникает на стадии неопластических изменений эпителия и сохраняется при раке шейки матки. Валидация на независимом наборе данных микрочипа показала, что паттерны дифференциальной экспрессии генов CDKN2A и SLC27A6 сохраняются в соответствующих сравнениях экспрессии генов между группами.

Однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) могут служить надежными маркерами в генной инженерии, селекции, скрининговых обследованиях и других областях науки, медицины и производства. Полногеномное секвенирование и генотипирование при помощи секвенирования могут высокоспецифично детектировать SNP и выявлять новые аллели. Однако в ситуациях, когда интерес исследователей направлен на отдельные конкретные локусы, эти методы становятся избыточными, а их цена, доля ложноположительных и ложноотрицательных результатов и трудозатраты на пробоподготовку и анализ не оправдывают их применения. Поэтому точные и быстрые методы генотипирования отдельных аллелей все еще остаются востребованными, особенно при проверке кандидатных полиморфизмов в анализах ассоциации с определенным фенотипом. Один из таких методов – генотипирование с использованием аллель-специфичных зондов TaqMan (TaqMan dual labeled probes). Метод заключается в реакции ПЦР в реальном времени с использованием пары праймеров и двух олигонуклеотидных зондов, комплементарных последовательности вблизи данного локуса таким образом, что один зонд комплементарен аллелю дикого типа, а другой – мутантному аллелю. Преимущества метода заключаются в его специфичности, чувствительности, невысокой стоимости и быстроте получения результатов. Он позволяет с высокой точностью различать аллели в геноме в одностадийной ПЦР без дополнительного этапа разделения продуктов реакции, что делает его востребованным в исследованиях генетических ассоциаций в молекулярной генетике и медицине. Благодаря развитию технологий синтеза олигонуклеотидов и совершенствованию методов подбора праймеров и зондов можно ожидать расширения возможностей применения этого подхода в диагностике наследственных заболеваний. В настоящей статье мы разобрали основные принципы метода, процессы, влияющие на результат генотипирования, критерии подбора оптимальных праймеров и зондов, использование LNA-модификаций в олигонуклеотидах, а также привели протокол подбора праймеров, зондов и ПЦР на примере SNP rs11121704. Мы надеемся, что представленный протокол позволит исследовательским группам самостоятельно подбирать собственные эффективные тест-системы для проверки интересующих полиморфизмов.