В течение многих лет золотым стандартом в исследованиях злокачественных новообразований являлись культуры опухолевых клеток in vitro, ксенотрансплантаты in vivo или генетически модифицированные модели животных. К настоящему времени арсенал инструментов современных медико-биологических исследований пополнился трехмерными клеточными моделями (3D-культуры). 3D-культуры воспроизводят тканеспецифичные характеристики топологии ткани, что делает их релевантными тканевыми моделями с точки зрения клеточной дифференцировки, метаболизма и развития лекарственной устойчивости. Благодаря своему потенциалу такие модели уже применяются многими исследовательскими группами как для фундаментальных, так и для трансляционных исследований, и их использование позволяет значительно сократить количество экспериментов на животных, например, в области онкологии. В литературе 3D-культуры классифицируют по технике формирования (с каркасом/без каркаса), условиям культивирования (статические/динамические), а также по клеточной организации и функциям. По клеточной организации 3D-культуры разделяют на «сфероидные модели», «органоиды», «органы-на-чипе» и «микроткани». При этом каждая из моделей имеет свои характерные особенности, которые необходимо учитывать при использовании модели в эксперименте. Наиболее простые 3D-культуры – это «сфероидные модели», представляющие собой плавающие сферические агрегаты клеток. Более сложной 3D-моделью является «органоид» – самоорганизующаяся трехмерная структура, сформированная из стволовых клеток, способных к самообновлению и дифференцировке в составе модели. Микрофлюидные системы «орган-на-чипе» – это чипы, имитирующие in vitro основные физические и биологические процессы в органах и тканях в динамике. «Сфероиды» и «органоиды» за счет объединения различных типов клеток в единую структуру могут быть основой для формирования «микроткани» – гибридной 3D-модели, воспроизводящей специфический тканевый фенотип и содержащей тканеспецифичные компоненты внеклеточного матрикса. В данном обзоре представлена краткая история развития метода культивирования клеток in vitro в 3D-формате, описаны основные характеристики и перспективы применения «сфероидных моделей», «органоидов», «органовна-чипе» и «микротканей» для исследований в области иммуноонкологии солидных опухолей.

Семейная гиперхолестеринемия является распространенным моногенным заболеванием, которое характеризуется повышенным содержанием холестерина в плазме крови, приводящим к хроническим заболеваниям сердечно-сосудистой системы с высоким риском и ранним проявлением развития патологий, вызванных атеросклеротическими поражениями кровеносных сосудов. Образование атеросклеротических бляшек при семейной гиперхолестеринемии в основном обусловлено патогенными вариантами гена рецептора липопротеинов низкой плотности LDLR (low-density lipoprotein receptor), играющего важную роль в метаболизме холестерина. В норме липопротеины низкой плотности, переносящие холестерин, связываются с рецептором LDLR на поверхности клеток печени и выводятся из кровотока путем интернализации гепатоцитами. При семейной гиперхолестеринемии происходит нарушение функционирования рецептора и значительное снижение интернализации липопротеинов низкой плотности. Это приводит к их накоплению в субэндотелиальном пространстве внутренней стенки кровеносных сосудов и вызывает атерогенез – образование атеросклеротических бляшек. На сегодняшний день не существует эффективных и универсальных подходов к диагностике и лечению семейной гиперхолестеринемии. Актуальным подходом для исследования молекулярно-генетических особенностей заболевания и разработки систем скрининга химических соединений – потенциальных лекарственных препаратов – является создание клеточных моделей на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) пациентов. Целью нашей работы было создание изогенной генетически модифицированной линии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток путем коррекции патогенного аллельного варианта c.530C гена LDLR в линии ИПСК, полученной ранее от пациента-компаундной гетерозиготы с семейной гиперхолестеринемией. Созданная изогенная клеточная линия ИПСК отличается от исходной только одной скорректированной нуклеотидной заменой, что позволяет исследовать непосредственное влияние данного патогенного генетического варианта на физиологические изменения в релевантных дифференцированных клетках. Для коррекции однонуклеотидных замен использован CRISPR/Cas9-опосредованный метод редактирования оснований. Полученная генетически модифицированная линия ИПСК обладает свойствами плюрипотентности, имеет нормальный кариотип, идентичный исходной линии набор коротких тандемных повторов и может быть использована для формирования дифференцированных производных, необходимых при разработке релевантных клеточных моделей.

Лук-порей (Allium porrum L.) – экономически важная овощная культура семейства Amaryllidaceae с широким спектром лечебных и питательных качеств, в том числе благодаря накоплению витамина С (L-аскорбиновая кислота, аскорбат). Аскорбат – органическое водорастворимое соединение, которое выполняет множество функций в метаболизме клеток растения, в том числе участвует в качестве эффективного антиоксиданта в ответе растительных клеток на биотические и абиотические стрессовые факторы. Метаболизм аскорбата включает биосинтез (преимущественно L-галактозный путь) и рециклинг (восстановление окисленных форм до аскорбата). Генные сети, определяющие метаболизм аскорбата в растениях лука-порея, малоизученны. В настоящей работе гибриды F1, полученные от 13 скрещиваний образцов лука-порея отечественной и зарубежной селекции, охарактеризованы по всхожести семян, содержанию аскорбата и экспрессии генов биосинтеза (PGI, PMI, PMM, VTC1b, GME1, GME2, VTC2, GPP, GalDH и GalLDH) и рециклинга (APX1, APX2, MDHAR1, MDHAR4, MDHAR5, DHAR2, GR) аскорбата в проростках, зеленых листьях и отбеленной части стебля взрослых растений. Также проведен поиск корреляций между уровнем экспрессии генов метаболизма аскорбата и количеством витамина С у лука-порея. Показано, что изучаемым гибридам присуща высокая (89–100 %) всхожесть семян, за исключением гибрида от скрещивания 74×Аллигатор (55 %). В проростках и зеленых листьях образцов девяти гибридов F1 выявлен повышенный уровень экспрессии генов VTC2, MDHAR1, MDHAR4 и/или MDHAR5, что позволило считать эти образцы перспективными с точки зрения возможной стрессоустойчивости. Четыре гибрида, которые характеризовались наименьшим (33×30, 74×Аллигатор) и наибольшим (81×95, 36×38) содержанием аскорбата в проростках, были выбраны для дальнейшего детального анализа взрослых растений на содержание растворимых сахаров и аскорбата, уровень экспрессии генов метаболизма аскорбата и морфологические характеристики (длина, толщина и масса ложного стебля). Выявлено, что зеленые листья гибридов 36×38 и 81×95 содержат существенно больше аскорбата, чем 33×30 и 74×Аллигатор. В отбеленных стеблях всех четырех гибридов содержание аскорбата было значительно ниже, чем в зеленых листьях. Образцы 36×38 и 81×95 отличались также наибольшим количеством растворимых сахаров в отбеленной части ложного стебля, употребляемой в пищу. Гибрид 81×95 формировал ложный стебель, превышающий по размеру и массе стебель остальных трех гибридов. В зеленых листьях содержание аскорбата положительно коррелировало с уровнем экспрессии генов рециклинга аскорбата (APX2, MDHAR1, MDHAR4), что может быть использовано в селекции стрессоустойчивых гибридов лука-порея с повышенным содержанием витамина С.

Miscanthus sinensis Andersson (Poaceae), как и все другие виды рода Miscanthus, является растением муссонного климата, поэтому в суровых условиях лесостепи Западной Сибири не успевает сформировать жизнеспособные семена. При изучении большого числа образцов этого вида из коллекционного генофонда Центрального сибирского ботанического сада СО РАН, привезенных из различных районов Приморского края, впервые удалось отобрать две формы, S1 и S2 (selected), образующие в местных условиях в течение короткого вегетационного периода качественные зрелые семена, из которых были получены первое и второе, G1 и G2 (generation), репродуктивные поколения. Цель настоящего исследования – отбор, биоморфологическая характеристика раноцветущих декоративных форм M. sinensis и анализ генетического полиморфизма отобранных форм (S1, S2) и полученных поколений (G1, G2) с помощью маркеров ISSR. В условиях интродукции отобранные образцы M. sinensis характеризовались комплексной устойчивостью к болезням и вредителям, высокой декоративностью, ранними сроками цветения и образованием полноценных семян. При изучении генетического полиморфизма с помощью маркеров ISSR у родительских образцов S1 и S2 обнаружено от одного до трех уникальных ПЦР-фрагментов. Исследование генетической изменчивости в поколении G1 показало полное единообразие генотипов. В поколении G2 наблюдалась изменчивость, при этом нами найдено пять вариантов генотипов. В результате выявлены уникальные полиморфные фрагменты, длина которых варьировала от 300 до 3000 п.н.; с их помощью составлена генетическая формула для паспортизации отобранных нами форм M. sinensis. Эти формы характеризуются высокими репродуктивными способностями в условиях континентального климата, перспективны для селекции, а, благодаря своим биоморфологическим особенностям, – и для ландшафтного дизайна.

Комары рода Aedes, подрода Stegomyia являются переносчиками ряда вирусов позвоночных, в том числе возбудителей арбовирусных лихорадок человека. Особый интерес представляет изучение генетических особенностей синантропных популяций видов этой группы. Мы получили, аннотировали и описали митохондриальные геномы трех видов комаров рода Aedes, подрода Stegomyia: Ae. albopictus, Ae. flavopictus и Ae. sibiricus. Митохондриальные геномы Ae. flavopictus и Ae. sibiricus были получены от комаров из синантропных популяций с Дальнего Востока России. Митохондриальный геном Ae. sibiricus представлен нами впервые. Митохондриальный геном Ae. albopictus был получен для клеточной линии C6/36. Мы подобрали три комплекта праймеров для каждого из видов комаров, которые амплифицируют весь митохондриальный геном, кроме контрольной области, и отсеквенировали геномы методом Сэнгера. Все три новых генома имеют одинаковый порядок расположения генов. Идентифицировано 13 канонических белок-кодирующих генов, 2 гена рибосомальной РНК, 22 гена транспортной РНК. Белок-кодирующие гены имеют канонические старт- и стоп-кодоны за двумя исключениями. Канонический стоп-кодон «TAA» неполный в генах cox1 и cox2. В гене cox1 отсутствует канонический старт-кодон для метионина. Нуклеотидная изменчивость представлена в основном точковыми нуклеотидными замещениями. Инсерции-делеции имеются в областях межгенных спейсеров. Проведен филогенетический анализ нуклеотидных последовательностей полных митохондриальных геномов всех известных видов комаров рода Aedes, подрода Stegomyia. Полученные данные позволили провести измерение соотношения синонимичных и несинонимичных замен (Ka/Ks) в конкретных белок-кодирующих генах.

За последние несколько лет в цитогенетике произошли серьезные изменения, связанные с разработкой и распространением методов получения высококачественных хромосомных сборок полных геномов. Фактически это привело к появлению нового инструмента для изучения хромосом и хромосомных перестроек, мощность которого многократно превосходит возможности световой микроскопии. Использование этого инструмента революционизировало частную цитогенетику многих групп насекомых, для которых ранее информация о кариотипах, если она была вообще, ограничивалась элементарным подсчетом числа митотических или мейотических хромосом. Цель данного краткого обзора – обобщение достижений сравнительной и эволюционной цитогенетики насекомых, которые были получены на основании биоинформатического анализа хромосомных сборок полных геномов. С помощью этого подхода было показано, что в процессе быстрой хромосомной эволюции у чешуекрылых (отряд Lepidoptera) преобразования хромосомных чисел чаще всего осуществляются наиболее парсимониальным способом: в результате простых слияний и разделений хромосом. Установлено, что эти слияния и разделения не случайны и могут осуществляться в разных филогенетических линиях за счет повторного использования одних и тех же предковых хромосомных точек разрыва. Тенденция к разделениям хромосом скоррелирована с наличием в хромосомах так называемых интерстициальных теломер – теломероподобных структур, расположенных не на концах хромосом, а внутри них. При изучении теломерных регионов выявлено, что у большинства насекомых теломерная ДНК – это не просто набор коротких повторов, а очень длинная последовательность, состоящая из (TTAGG)_n (или других мотивов), регулярно и специфически прерываемая ретротранспозонами, а сами теломерные мотивы чрезвычайно разнообразны по длине и нуклеотидному составу. Число высококачественных хромосомных сборок геномов насекомых, доступных в базе данных GenBank, растет в геометрической прогрессии и уже превышает тысячу видов. Поэтому исключительные перспективы использования хромосомных сборок геномов для анализа кариотипов не вызывают сомнений.

Мировые потери сельскохозяйственной продукции из-за дефицита воды, вероятно, более значительны, чем от других причин, вместе взятых. Причины дефицита воды у растений могут быть связаны с недостатком атмосферных осадков, высокой температурой воздуха и другими факторами, которые могут привести к снижению содержания доступной для растений воды в почве. Большинство наземных растений способно вступать в симбиоз с грибами арбускулярной микоризы. Такой симбиоз выполняет ключевую роль в минеральном питании многих видов наземных растений. Транспорт воды в растениях, ее использование регулируются, в первую очередь, с участием трансмембранных белков – аквапоринов. С помощью аквапоринов растение может «экономить» воду, что является важным элементом стратегии адаптации растения к условиям дефицита воды. По некоторым сведениям, грибы арбускулярной микоризы в условиях засухи способны снижать экспрессию генов аквапоринов растения, тем самым уменьшая транспорт воды внутри тканей растения-хозяина, что приводит к ее «экономии». С другой стороны, в настоящее время в научной литературе информации о механизмах взаимодействия растения и грибов арбускулярной микоризы при регуляции работы аквапоринов недостаточно. Кроме того, имеющиеся в различных источниках сведения о работе аквапоринов у разных видов растений могут противоречить друг другу. Аквапорины в растениях представлены несколькими подсемействами, и их число для разных видов варьирует. Изучение этого семейства транспортеров важно для понимания водного транспорта в растениях и оценки влияния на него со стороны грибов арбускулярной микоризы. В обзоре собраны данные об истории изучения, структуре, локализации, филогении, функциях аквапоринов. Развитие знаний о функционировании симбиотических систем будет способствовать созданию биоудобрений на основе микробной биомассы для использования в сельском хозяйстве Российской Федерации.

Горох посевной (Pisum sativum L.) является важной сельскохозяйственной культурой и модельным объектом для изучения молекулярно-генетических основ азотфиксирующего симбиоза и арбускулярной микоризы (АМ). Описаны генотипы гороха с высокой и низкой отзывчивостью на инокуляцию клубеньковыми бактериями (ризобиями) и АМ грибами: «отзывчивые» генотипы демонстрируют прибавку массы семян при инокуляции, а для «неотзывчивых» генотипов такая реакция не характерна. С целью описания молекулярно-генетических механизмов, лежащих в основе симбиотической отзывчивости, был проведен транскриптомный анализ целых корневых систем растений гороха «отзывчивого» генотипа к-8274 (сорт Vendevil, Франция) и «неотзывчивого» генотипа к-3358 (сорт из Саратовской области, Россия), выращенных в почве без инокуляции (контроль) и при инокуляции ризобиями (одиночная инокуляция) и ризобиями совместно с АМ грибами (двойная инокуляция). «Отзывчивый» генотип действительно продемонстрировал выраженный ответ на уровне транскриптома на одиночную и двойную инокуляцию, в отличие от «неотзывчивого» генотипа. Одиночная инокуляция привела у к-8274 к специфическому повышению экспрессии генов, связанных с катаболизмом полиаминов, метаболизмом липидов и сигналингом на основе жасмоновой и салициловой кислот. При двойной инокуляции у к-8274 была повышена экспрессия генов, связанных с арбускулярно-микоризной инфекцией, и понижена экспрессия генов, связанных с клубенькообразованием. Данный факт соответствует фенотипу растений: число клубеньков у к-8274 было снижено при двойной инокуляции по сравнению с контролем. Таким образом, одним из механизмов, лежащих в основе симбиотической отзывчивости у гороха, может быть строгий контроль над числом клубеньков. Наконец, сравнение экспрессионных профилей корней растений к-8274 и к-3358 в условиях двойной инокуляции позволило идентифицировать «транскриптомные сигнатуры», характерные для симбиотически отзывчивого генотипа к-8274. Дальнейшая работа будет направлена на подтверждение возможности использования выявленных генов в качестве транскриптомных маркеров признака симбиотической отзывчивости у гороха посевного.

Генетическая база данных GenBank является крупнейшим генетическим хранилищем, предоставляющим жизненно важные ресурсы для последующего применения в биологии и медицине. Высказанная обеспокоенность надежностью GenBank обусловливает необходимость мониторинга возможных таксономических ошибок в записях этой базы данных. Здесь мы сообщаем о случае ошибочной идентификации митохондриального генома (или митогенома) у саланксовой рыбы, принадлежащей к роду Neosalanx (Osmeriformes, Salangidae). База данных GenBank содержит четыре полные последовательности митогенома N. taihuensis с номерами доступа JX524196, KP170510, MH348204 и MW291630. Средняя p-дистанция между этими последовательностями довольно велика (7.01 ± 0.14 %), но становится в 29 раз меньше (0.24 ± 0.05 %) после исключения митогенома MW291630. Анализ всех доступных нуклеотидных последовательностей салангид показал, что наблюдаемое несоответствие в уровне дивергенции между митогеномами N. taihuensis обусловлено ошибочной идентификацией видов. Оказалось, что митогеном MW291630 не принадлежит N. taihuensis, а в действительности представляет митогеном N. jordani, ошибочно идентифицированный как N. taihuensis. Установленная таксономическая идентичность митогенома MW291630, а также расширенная выборка видов с исследованными маркерными последовательностями выявили некоторые новые аспекты межродовых отношений у саланксовых рыб. В частности, полученные данные не подтверждают синонимизацию рода Neosalanx с Protosalanx, как это было предложено в последней ревизии классификации салангид. Как показывает настоящий анализ, Protosalanx не является кладой, включающей все виды Neosalanx. Напротив, эта клада состоит по крайней мере из двух эволюционно разных линий, уровень генетической дивергенции между которыми соответствует межродовым значениям дивергенции у салангид. Необходим дальнейший анализ с использованием полных ядерных геномов для выяснения эволюции саланксовых рыб.

Экологические условия холодных серосодержащих источников благоприятствуют росту и развитию богатых микробных сообществ со множеством уникальных бактерий цикла серы. В настоящей работе с использованием высокопроизводительного секвенирования гена 16S рРНК было изучено таксономическое разнообразие микробных сообществ трех различных биотопов (микробный мат, донный осадок и вода) в холодном сероводородном источнике Безымянный, расположенном на побережье озера Байкал (Прибайкальский район, Республика Бурятия). В результате секвенирования проб микробного мата, донного осадка и воды получено 76 972 последовательности, отнесенных к 1714 ASV (amplicon sequence variant – варианты последовательностей ампликонов). Анализ распределения ASV по биотопам выявил высокий показатель (66–93 %) уникальности трех исследуемых сообществ. Оценка индекса альфа-разнообразия показала, что сообщество донного осадка имело более высокие индексы, сообщество микробного мата отличалось наименьшим разнообразием. В исследуемых сообществах в разных пропорциях доминировали бактерии филумов Pseudomonadota, Bacteroidota, Campylobacterota, Actinomycetota, Desulfobacterota. Установлены особенности структуры сообществ исследуемых биотопов. Сообщество микробного мата было представлено преимущественно бактериями рода Thiothrix (43.2 %). В сообществе донного осадка основу составляли бактерии рода Sulfurovum (11.2  %), содоминировали неклассифицируемые таксоны (3.2–1 %). Микробное сообщество воды характеризовалось присутствием последовательностей, обнаруженных только в воде. Данные последовательности были отнесены к родам Novosphingobium, Nocardioides, Legionella, Brevundimonas, Sphingomonas, Bacillus, Mycobacterium, Sphingopyxis, Bradyrhizobium и Thiomicrorhabdus. Во всех изучаемых сообществах были идентифицированы сероокисляющие бактерии  (SOB) и серовосстанавливающие бактерии (SRB), что свидетельствует о протекающих процессах цикла серы в экосистеме источника Безымянный. Необходимо отметить, что во всех сообществах присутствовали последовательности неклассифицированных и некультивируемых бактерий цикла серы, и в целом значительную долю последовательностей (20.3–53.9 %) не удалось классифицировать.

Муковисцидоз (МВ) – заболевание с широким клиническим и генетическим спектром проявлений, оказывающее значительное влияние на качество и продолжительность жизни пациента. В настоящее время диагностика МВ позволяет выявлять заболевание на самых ранних стадиях. Стремительное развитие науки и современные методы исследования изменили подходы в лечении МВ, начиная от симптоматического лечения до методов патогенетической терапии. Подходы патогенетической терапии направлены на поиск способов восстановления функции гена CFTR. Целью обзора стали анализ и обобщение имеющихся научных сведений о патогенетической терапии МВ. Рассмотрены подходы патогенетической терапии МВ на основе приема пациентами таргетных препаратов – CFTR-модуляторов. Приведены исследования с использованием методов генной терапии МВ, в основе которых лежит целенаправленная доставка нормальной копии кДНК гена CFTR в дыхательные пути с помощью вирусных или невирусных агентов. В некоторых исследованиях показано применение методов РНК-терапии для восстановления сплайсинга, продукции зрелой РНК и функционального белка CFTR. Также в обзоре проведен анализ литературных данных, в которых рассмотрены методы этиотропной терапии МВ, заключающейся в направленной коррекции гена CFTR с использованием искусственных ферментов рестрикции, системы CRISPR/Cas9 и комплекса пептидно-нуклеиновых кислот. В перспективном плане обсуждаются методы клеточной терапии в лечении поражения легких при муковисцидозе.

Болезнь Паркинсона – второе по распространенности нейродегенеративное заболевание, характеризующееся накоплением альфа-синуклеина и телец Леви в черной субстанции головного мозга. Генетические исследования свидетельствуют об ассоциации с болезнью различных SNP, многие из которых расположены в межгенных и интронных областях, где локализованы также ретротранспозоны и произошедшие от них гены некодирующих РНК. В связи с этим сделано предположение о влиянии SNP в генах ретроэлементов на развитие болезни Паркинсона. Фактором предрасположенности является активация ретротранспозонов с возрастом, поскольку заболевание ассоциировано со старением. Предложена гипотеза о том, что альфа-синуклеин накапливается в головном мозге вследствие его взаимодействия с транскриптами активированных ретроэлементов. В результате дефектного противовирусного ответа и большого количества РНК-мишеней для данного белка его агрегаты образуют тельца Леви в нейронах с последующим воспалением черной субстанции и активацией нейродегенеративных процессов. В качестве доказательства приведены данные о роли альфа-синуклеина в противовирусном ответе со связыванием с РНК вирусов, которые характеризуются способностью активировать ретроэлементы, произошедшие в эволюции от встроенных в геном человека экзогенных вирусов. Обнаружены также активированные LINE1-ретроэлементы в головном мозге, эндогенные ретровирусы и LINE1 в сыворотке крови пациентов с болезнью Паркинсона. Дополнительный механизм, способствующий прогрессированию болезни, представляет собой дисфункция митохондрий вследствие инсерций в их геномы Alu-элементов с помощью ферментов LINE1. Описаны механизмы влияния активированных ретротранспозонов на произошедшие от них в эволюции микроРНК. Анализ научной литературы позволил выявить 35 таких микроРНК (miR-1246, -1249, -1271, -1273, -1303, -151, -211, -28, -31, -320b, -320d, -330, -335, -342, -374a, -374b, -421, -4293, -4317, -450b, -466, -487b, -493, -495, -5095, -520d, -576, -585, -6088, -619, -625, -626, -769, -885, -95), ассоциированных с болезнью Паркинсона, которые могут стать перспективными мишенями для ее лечения и диагностики.

Преждевременное половое созревание (ППС, Е30.1, Е22.8, Е30.9 по МКБ 10, MIM 176400, 615346) у детей – заболевание, при котором вторичные половые признаки появляются раньше возрастной нормы. Сроки полового созревания регулируются сложным взаимодействием генетических и эпигенетических факторов, а также факторов окружающей среды и питания. Цель настоящего исследования – поиск генетических причин формирования у девочек клинической картины ППС. Поиск клинически значимых генетических вариантов (патогенных, вероятно патогенных вариантов или вариантов с неопределенным клиническим значением (variant of uncertain significance, VUS)) проведен в генах KISS1, KISS1R (GPR54), DLK1 и MKRN3 у девочек с клинической картиной ППС и нормальным кариотипом методом таргетного массового параллельного секвенирования. Все найденные генетические варианты были подтверждены методом секвенирования ДНК по Сэнгеру. Патогенность идентифицированных генетических вариантов и функциональная значимость кодируемого ими белка проанализированы с использованием онлайн-алгоритмов прогнозирования патогенности Variant Effect Predictor, Franklin и Varsome, а также PolyPhen2 (согласно рекомендациям по интерпретации результатов анализа NGS). Клинически значимые генетические варианты были обнаружены в гетерозиготном состоянии в генах KISS1R, DLK1 и MKRN3 у 5 из 52 пробандов (9.6 %) с ППС, из них 3 из 33 (9.1 %) – в группе с центральным ППС и 2 из 19 (10.5 %) – в группе с гонадотропин-независимой формой ППС. Два ребенка с гонадотропин-независимой формой ППС имели VUS в гене KISS1R (c.191T>C, p.Ile64Thr и c.233A>G, p.Asn78Ser), один из которых был унаследован от отца, второй – от матери. У остальных пациентов с центральным ППС были вероятно патогенные генетические варианты DLK1:c.373delC(p.Gln125fs) de novo и DLK1:c.480delT(p.Gly161Alafs*49) отцовского происхождения. Еще один пробанд имел вариант VUS в гене MKRN3 (c.1487A>G, p.His496Arg), унаследованный от отца. Все выявленные генетические варианты описаны впервые при ППС. Таким образом, в настоящем исследовании найдены новые генетические варианты в генах KISS1R, DLK1 и MKRN3 у девочек с преждевременным половым созреванием.

Белая, бурая и угловатая пятнистости являются наиболее распространенными грибными болезнями земляники садовой в Западной Сибири, значительно влияющими на ее урожайность и качество. Точная, быстрая и неинвазивная диагностика этих заболеваний имеет важное значение в промышленном производстве земляники. В настоящей статье исследуются возможности применения методов машинного обучения и гиперспектральной визуализации для обнаружения и дифференциации на листьях земляники симптомов, вызванных патогенными грибами Ramularia tulasnei Sacc., Marssonina potentillae Desm. и Dendrophoma obscurans Anders. Спектр отражения листьев регистрировали гиперспектральной камерой Photonfocus MV1-D2048x1088- HS05-96-G2-10 в лабораторных условиях методом линейного сканирования. Для дифференциации здоровых и пораженных областей листьев изучено пять методов машинного обучения: метод опорных векторов (SVM), метод К-ближайших соседей (KNN), линейный дискриминантный анализ (LDA), дискриминантный анализ частичных наименьших квадратов (PLS-DA) и случайный лес (RF). С целью уменьшения высокой размерности извлеченных спектральных данных и увеличения скорости их обработки было отобрано несколько подмножеств оптимальных длин волн, несущих наиболее важную спектральную информацию. Рассмотрены следующие методы сокращения размерности: метод анализа ROC-кривых, метод анализа производных, метод PLS-DA, метод ReliefF. Кроме того, 16 вегетационных индексов задействовано в качестве информативных признаков. Наибольшую точность классификации, 89.9 %, показал метод опорных векторов на полном спектре значений. При использовании вегетационных индексов и наборов оптимальных длин волн общая точность классификации всех методов снизилась незначительно по сравнению с классификацией на полном спектре значений. Результаты исследования подтверждают перспективность применения методов гиперспектральной визуализации в сочетании с методами машинного обучения для дифференциации грибных болезней земляники садовой.

В настоящее время селекция сельскохозяйственных растений все больше опирается на использование молекулярно-биологических данных о генетических последовательностях, что позволяет существенно ускорить селекционный процесс создания новых сортов растений за счет геномного редактирования. Эти данные имеют большой объем, разнообразны и требуют для анализа затрат большого количества ресурсов, как трудовых, так и вычислительных. Анализ данных с такими объемом и сложностью может быть эффективным лишь с применением современных методов биоинформатики, включающих алгоритмы идентификации генов, предсказания их функции, оценку влияния эффекта мутации на фенотип растений. Такой анализ в последнее время стал невозможным без использования интегрированных программных комплексов, решающих задачи разного уровня за счет выполнения вычислительных конвейеров. В статье описан программный комплекс CropGene, разработанный для комплексного анализа геномных и транскриптомных данных сельскохозяйственных растений. Система включает в себя несколько блоков биоинформатического анализа, таких как анализ вариаций генов, сборка геномов и транскриптомов, а также аннотация генов и белков. В комплексе реализованы новые методы анализа длинных некодирующих РНК, белковых доменов, поиска и анализа полиморфизмов и полногеномного исследования ассоциаций. В работе представлены примеры применения CropGene для анализа сельскохозяйственных организмов, таких как Solanum tuberosum, Zea mays. С помощью данного программного пакета найдены: генетические маркеры, объясняющие до 50 % изменчивости параметров окраски семян; потенциальные гены, которые могут стать перспективным материалом для получения сортов картофеля; более 100 тыс. новых длинных некодирующих РНК. Также обнаружены ортогруппы, доменная структура которых проявляет заметное сходство с доменной архитектурой характерных секретируемых фосфолипаз А2. Таким образом, CropGene представляет собой важный инструмент для ученых и практиков, работающих в области агробиотехнологий и генетики растений.