Аннотация. Ген bantam кодирует жизненно важную микроРНК и имеет сложный паттерн экспрессии в различных тканях на разных стадиях развития дрозофилы. Эта микроРНК обеспечивает нормальное развитие глазных и крыловых имагинальных дисков, центральной нервной системы, а также участвует в поддержании недифференцированного состояния стволовых клеток в яичниках взрослых самок. На клеточном уровне bantam стимулирует пролиферацию клеток и препятствует апоптозу. Ген bantam является мишенью нескольких консервативных сигнальных каскадов, в частности Hippo. На сегодняшний день известно не менее 10 белков, напрямую регулирующих экспрессию этого гена в разных тканях дрозофилы. В настоящей работе мы обнаружили, что регуляторная область bantam содержит мотивы, характерные для сайтов связывания DREF – транскрипционного фактора, который регулирует экспрессию генов каскада Hippo. Используя трансгенные линии, содержащие полноразмерный фрагмент, спасающий летальность делеции bantam, и фрагмент с нарушенным сайтом связывания DREF, мы показали, что эти мотивы имеют функциональное значение, поскольку их нарушение в локусе bantam снижает уровень экспрессии в личинках и яичниках гомозиготных мух, что коррелирует со сниженной жизнеспособностью и фертильностью. Влияние связывания DREF с промоторной областью гена bantam на уровень его экспрессии предполагает дополнительный уровень сложности регуляции экспрессии этой микроРНК. Снижение количества откладываемых яиц и сокращение репродуктивного периода у самок при нарушении сайта связывания DREF в регуляторной области гена bantam позволяют предполагать, что через bantam DREF также участвует в регуляции оогенеза дрозофилы.
Ключевые слова: микроРНК; генетическая регуляция; мутагенез; транскрипция; факторы транскрипции.
Для цитирования: Шварц М.Б., Прудникова М.М., Андреенков О.В., Волкова Е.И., Жимулев И.Ф., Антоненко О.В., Демаков С.А. Транскрипционный фактор DREF регулирует экспрессию гена микроРНК bantam Drosophila melanogaster. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(2):131-137. DOI 10.18699/vjgb-24-20

Abstract. One of the most productive strategies for finding the functions of proteins is to study the consequences of loss of protein function. For this purpose, cells or organisms with a knockout of the gene encoding the protein of interest are obtained. However, many proteins perform important functions and cells or organisms could suddenly lose fitness when the function of a protein is lost. For such proteins, the most productive strategy is to use inducible protein degradation systems. A system of auxin-dependent protein degradation is often implemented. To use this system, it is sufficient to introduce a transgene encoding a plant-derived auxin-dependent ubiquitin ligase into mammalian cells and insert a sequence encoding a degron domain into the gene of interest. A crucial aspect of development of cell lines engineered for inducible protein depletion is the selection of cell clones with efficient auxin-dependent degradation of the protein of interest. To select clones induced by depletion of the architectural chromatin proteins RAD21 (a component of the cohesin complex) and SMC2 (a component of the condensin complex), we propose to use the morphology of metaphase chromosomes as a convenient functional test. In this work, we obtained a series of clones of human HAP1 cells carrying the necessary genetic constructs for inducible depletion of RAD21 and SMC2. The degradation efficiency of the protein of interest was assessed by flow cytometry, Western blotting and metaphase chromosome morphology test. Based on our tests, we showed that the clones we established with the SMC2 degron effectively and completely lose protein function when induced by auxin. However, none of the HAP1 clones we created with the RAD21 degron showed complete loss of RAD21 function upon induction of degradation by auxin. In addition, some clones showed evidence of loss of RAD21 function even in the absence of induction. The chromosome morphology test turned out to be a convenient and informative method for clone selection. The results of this test are in good agreement with flow cytometry analysis and Western blotting data.
Key words: SMC proteins; degron; chromosome condensation.
For citation: Yunusova A.M., Smirnov A.V., Pristyazhnuk I.E., Shnaider T.A., Maltseva E.K., Afonnikova S.D., Gusev O.A., Battulin N.R. Assessing cell lines with inducible depletion of cohesin and condensins components through analysis of metaphase chromosome morphology. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2024;28(2):138-147. DOI 10.18699/vjgb-24-16

Аннотация. Снижение уровня изменчивости селекционных популяций лесных древесных видов, представляющих собой совокупность отобранных плюсовых деревьев, считается одной из ключевых проблем в лесной селекции. Она связана с опасностью потери генетического разнообразия будущих искусственно созданных лесов, а также с риском возникновения инбредной депрессии семенного потомства плюсовых деревьев. Эффективным инструментом для изучения изменчивости, определения особенностей генетической структуры и степени дифференциации растений являются ДНК-маркеры. Наше исследование направлено на оценку уровня генетического разнообразия и степени дифференциации плюсовых деревьев разного географического происхождения с применением ISSR-маркеров. С использованием шести ISSR-праймеров изучено 270 плюсовых деревьев из Пензенской области, Чувашской Республики, Республик Татарстан и Марий Эл. Сравниваемые выборки характеризовались разным уровнем генетического разнообразия. Всего для шести ISSR-праймеров обнаружено 215 ПЦР-фрагментов, при этом у разных выборок число амплифицированных фрагментов варьировало от 186 до 201. Основные показатели генетической изменчивости находились в следующих пределах: доля полиморфных локусов 95.7–96.9 %, число аллелей на локус 1.96–1.97, число эффективных аллелей 1.31–1.48, индекс Шеннона 0.291–0.429, ожидаемая гетерозиготность 0.205–0.298. По результатам анализа молекулярной дисперсии (AMOVA) установлено, что 82 % вариабельности ISSRлокусов обнаруживается внутри выборок плюсовых деревьев и только 18 % приходится на изменчивость между сравниваемыми группами деревьев из разных географических районов. Построение UPGMA-дендрограммы показало близость генетической структуры плюсовых деревьев из Пензенской области, Чувашской Республики и Республики Татарстан и обособленность плюсового генофонда сосны обыкновенной из Республики Марий Эл. Результаты исследований указывают на то, что уровень генетического разнообразия, структура генетической изменчивости и характер дифференциации плюсовых деревьев соответствуют ранее выявленным для природных популяций сосны обыкновенной в Среднем и Верхнем Поволжье.
Ключевые слова: Pinus sylvestris L.; плюсовые деревья; генетическое разнообразие; дифференциация; ISSR-маркеры.
Для цитирования: Шейкина О.В., Романов Е.М. Изменчивость плюсовых деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в Среднем и Верхнем Поволжье по ISSR-маркерам. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(2): 148-154. DOI 10.18699/vjgb-24-17

Аннотация. Изменение климата – определяющая проблема растениеводства XXI в. Агротехнологии будущего в Российской Федерации должны быть связаны с оптимизацией землепользования, которая будет осуществляться как с применением алгоритмов «умного» сельского хозяйства, так и на основе прогноза потенциальных климатических изменений. Это позволит повысить рентабельность и устойчивость производства сельскохозяйственной продукции без дополнительных затрат за счет своевременного учета возможных рисков. При этом оптимизация системы возделывания культур должна базироваться не на имеющихся эмпирических показателях, полученных по ограниченным во времени точкам учета (месяц, год), и субъективной человеческой оценке, а на комплексном анализе массивов многолетней информации. В настоящей работе приведены результаты многомерного анализа метеорологических экстремумов и связанных с ними неурожаев в Восточной и Западной Европе за последние 2600 лет по летописным данным и палеореконструкциям, а также реконструкциям гелиофизических данных за последние 9000 лет. Отмечается, что идущее глобальное потепление продлится еще некоторое время. Однако последующие изменения климата могут быть направлены в любую сторону, причем, скорее, в сторону похолодания, а не потепления, поэтому надо быть готовыми к любым сценариям будущего. Для нивелирования последствий этих изменений селекция может сыграть ключевую роль в решении проблем продовольственной безопасности. Обсуждаются перспективы разработки мер адаптации растениеводства к происходящим и ожидаемым изменениям климата, и сделан вывод, что селекция будущего должна базироваться на использовании уже отработанных в программах предварительной селекции (pre-breeding) высокоадаптированных сельскохозяйственных культур, потенциально отвечающих будущим вызовам, обусловленным потенциальным изменением климата.
Ключевые слова: климат; глобальное потепление; модели; селекция будущего; адаптивность; скороспелость.
Для цитирования: Ефимов В.М., Речкин Д.В., Гончаров Н.П. Многомерный анализ многолетних климатических данных в связи с урожайностью, скороспелостью и проблемой глобального потепления. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(2):155-165. DOI 10.18699/vjgb-24-18

Аннотация. Мучнистая роса (Sphaerotheca macularis Mag. (син. Podosphaera aphanis Wallr.)) – опасное заболевание земляники (Fragaria L.). Устойчивость земляники к мучнистой росе контролируется полигенно. У различных сортов земляники садовой идентифицировано несколько генетических локусов (QTL) с большим вкладом в устойчивость к болезни. Для QTL 08 To-f разработаны диагностические ДНК-маркеры, показавшие высокий уровень надежности выявления гена в картирующих популяциях. Цель настоящего исследования – изучение генетической коллекции земляники по устойчивости к мучнистой росе и идентификация перспективных для селекции на устойчивость к S. macularis форм. Объектами исследования были дикорастущие виды рода Fragaria L., сорта и отборные сеянцы земляники садовой (F. × ananassa Duch.) селекции Федерального научного центра им. И.В. Мичурина, а также формы, интродуцированные из различных эколого-географических регионов. Для идентификации QTL 08 To-f использовали маркеры IB535110 и IB533828. Локус 08 To-f обнаружен у 23.2 % генотипов земляники, в том числе у дикорастущих видов F. moschata и F. orientalis, сортов земляники садовой отечественной (Былинная, Сударушка) и зарубежной (Florence, Korona, Malwina, Ostara, Polka, Red Gauntlet) селекции. Степень корреляции между наличием маркеров IB535110 и IB533828 и фенотипической устойчивостью (признаки поражения мучнистой росой отсутствуют) составила 0.649. Коэффициент детерминации (R2), показывающий вклад изучаемого локуса в формирование признака, равен 0.421, т.е. в 42.1 % случаев устойчивость определяется наличием QTL 08 To-f, тогда как в 57.9 % случаев влияние оказывают факторы внешней среды. Все генотипы земляники с локусом 08 To-f характеризуются высокой полевой устойчивостью к S. macularis в условиях г. Мичуринска Тамбовской области. Таким образом, локус 08 To-f является перспективным для придания устойчивости к местным расам мучнистой росы, а маркеры IB535110 и IB533828 могут быть использованы в программах маркер-опосредованной селекции по созданию устойчивых к мучнистой росе генотипов земляники.
Ключевые слова: земляника; мучнистая роса; устойчивость; молекулярные маркеры; QTL.
Для цитирования: Лыжин А.С., Лукъянчук И.В. Изучение генетической коллекции земляники (Fragaria L.) по устойчивости к мучнистой росе. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(2):166-174. DOI 10.18699/vjgb-24-19

Аннотация. Ключевую роль в защите растений от патогенов играют рецепторы, кодируемые R-генами. Они являются генетической основой для селекции многих сельскохозяйственных культур, в том числе картофеля. Множество генов устойчивости у картофеля стало известно и было вовлечено в селекцию благодаря изучению широкого разнообразия диких сородичей картофеля. Использование примитивных культурных видов (ПКВ), относящихся к первичному генофонду картофеля, также перспективно. Как наиболее близкие к ранним доместицированным формам картофеля, ПКВ представляют особый интерес для исследования эволюции генов устойчивости. Целью настоящего исследования стали поиск и анализ R-генов у ПКВ картофеля, геномы которых с различным качеством сборки представлены в базе данных NCBI. Исследовано 27 образцов, относящихся к трем видам: Solanum phureja Juz. & Bukasov, S. stenotomum Juz. & Bukasov и S. goniocalyx Juz. & Bukasov Проведен in silico поиск последовательностей, гомологичных 26 R-генам, идентифицированных у различных по филогенетической отдаленности от ПКВ картофеля видов: паслёна (S. americanum Mill.), североамериканских (S. bulbocastanum Dunal., S. demissum Lindl.) и южноамериканских (S. venturii Hawkes & Hjert., S. berthaultii Hawkes) диких видов, а также видов культурного картофеля (S. tuberosum L., S. andigenum Juz. & Bukasov). Гомологи кодирующих последовательностей всех исследованных генов обнаружены у ПКВ картофеля с относительно высокой степенью сходства (85–100 %). Впервые у примитивных культурных видов картофеля найдены гомологи генов R3b, Rpi-amr3 и Rpi-ber1. Для 15 R-генов проведен анализ полиморфизма нуклеотидных и аминокислотных последовательностей. Приведены отличия в частоте замен у ПКВ картофеля при анализе R-генов, референсные последовательности которых идентифицированы у разных видов. Для всех изученных NBS-LRR генов доля замещенных аминокислот в LRR-домене превосходит этот показатель для NBS-домена. Показана потенциальная перспективность использования ПКВ картофеля в качестве источников устойчивости к вертициллёзному увяданию.
Ключевые слова: R-гены; NBS-LRR; полиморфизм; Solanum phureja; S. stenotomum.
Для цитирования: Гурина А.А., Ганчева М.С., Алпатьева Н.В., Рогозина Е.В. In silico поиск R-генов у примитивных культурных видов картофеля. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(2):175-184. DOI 10.18699/vjgb-24-21

Аннотация. Ювенильный гормон играет у личинок Drosophila melanogaster роль “status quo” гормона, препятствуя преждевременному наступлению метаморфоза, а у имаго выполняет гонадотропную функцию, обеспечивая подготовку яичников к вителлогенезу. При снижении уровня ювенильного гормона у самок D. melanogaster наблюдаются нарушения репродукции, выражающиеся в задержке начала откладки яиц и снижении плодовитости. Еще одним фактором, способным повлиять на репродуктивную функцию насекомых, является инфицирование матерински наследуемой симбиотической α-протеобактерией Wolbachia. Настоящее исследование посвящено анализу экспрессии двух генов метаболизма ювенильного гормона, кодирующих ферменты его синтеза и деградации – кислую О-метилтрансферазу ювенильного гормона (jhamt) и эпоксидгидразу ювенильного гормона (Jheh1) соответственно, у четырех линий D. melanogaster дикого типа, две из которых инфицированы Wolbachia. Линии w153 и Bi90 происходят от отдельных самок, отловленных в дикой природе, и инфицированы Wolbachia, а линии w153T и Bi90T получены на их основе посредством тетрациклиновой обработки и характеризуются отсутствием инфекции. Известно, что линия Bi90 инфицирована штаммом Wolbachia генотипа wMel, а линия w153 – штаммом Wolbachia wMelPlus, относящимся к генотипу wMelCS. Обнаружено, что инфицирование как одним, так и другим штаммом Wolbachia не влияет на экспрессию исследованных генов. В то же время показано, что обе линии с ядерным генотипом w153 отличаются от линий с генотипом Bi90 повышенным уровнем экспрессии гена Jheh1 и не различаются по уровню экспрессии гена jhamt. Уровень плодовитости не зависел от инфицирования Wolbachia, но у линий с ядерным генотипом w153 он оказался существенно ниже, чем у линий с ядерным генотипом Bi90. Полученные данные позволяют сделать обоснованное предположение о том, что межлинейный полиморфизм D. melanogaster по метаболизму ювенильного гормона коррелирует с уровнем плодовитости и определяется деградацией гормона, а не его синтезом.
Ключевые слова: Drosophila melanogaster; Wolbachia; jhamt; Jheh1; экспрессия генов; плодовитость; метаболизм ювенильного гормона.
Для цитирования: Андреенкова О.В., Адоньева Н.В., Ефимов В.М., Грунтенко Н.Е. Различия в плодовитости между двумя линиями Drosophila melanogaster дикого типа коррелируют с различиями в экспрессии гена Jheh1, кодирующего фермент деградации ювенильного гормона. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(2):185-189. DOI 10.18699/vjgb-24-22

Abstract. High milk yield is associated with reduced longevity in high-producing dairy cattle breeds. Pre-term culling leads to high replacement heifer demand and economic losses for the dairy industry. Selection for this trait is limited because of low heritability and difficulties in phenotype measurement. Telomeres are elements found at the ends of chromosomes, consisting of repetitive DNA sequences, several thousand base pairs in length, coupled with nucleoprotein complexes. Eventually, in humans and most other animals, telomere length reduces with age. When telomeric DNA is truncated to a critical length, cell ageing, cell cycle arrest, and apoptosis are induced. As a result, telomere length can be considered as a predictor of health risks and an individual’s lifespan. The leukocyte telomere length may be used as a proxy phenotype of productive lifespan to improve cattle selection. Our objectives were to assess the effects of breed and breed group (dairy vs. beef) on the leukocyte telomere length and to estimate the effect of cold climate on this trait in Kalmyk cattle populations from the South (Rostov Oblast) and Far North (Republic of Sakha) regions of Russia. The leukocyte telomere lengths were estimated computationally from whole-genome resequencing data. We leveraged data on leukocyte telomere length, sex, and age of 239 animals from 17 cattle breeds. The breed factor had a significant effect on leukocyte telomere length across our sample. There was no difference in leukocyte telomere length between dairy and beef groups. The population factor had a significant effect on leukocyte telomere length in Kalmyk animals. In conclusion, we found that breed, but not breed group (dairy vs. beef), was significantly associated with leukocyte telomere length in cattle. Residence in colder climates was associated with longer leukocyte telomere length in Kalmyk breed cattle.
Key words: longevity; selection; cattle; breed; dairy; beef; environment; cold climate; leukocyte telomere length.
For citation: Yudin N.S., Igoshin A.V., Romashov G.A., Martynov A.A., Larkin D.M. Influence of breed and environment on leukocyte telomere length in cattle. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2024;28(2):190-197. DOI 10.18699/vjbg-24-23

Аннотация. У человека анеуплоидия не совместима с рождением здоровых детей и в основном приводит к гибели эмбрионов на ранних стадиях развития в первом триместре беременности. Наиболее частая анеуплоидия среди спонтанных абортусов первого триместра беременности – трисомия 16. Однако механизмы, приводящие к гибели эмбрионов с трисомией 16, остаются недостаточно исследованными. Одним из таких потенциальных механизмов является нарушение развития плаценты, в том числе ремоделирования спиральных артерий. Ремоделирование спиральных артерий заключается в миграции клеток трофобласта в спиральные артерии матери и замещении их эндотелия для обеспечения стабильного питания эмбриона и снабжения кислородом. Это комплексный процесс, зависящий от множества факторов как со стороны эмбриона, так и со стороны матери. Нами проведен анализ уровня метилирования семи генов (ADORA2B, NPR3, PRDM1, PSG2, PHTLH, SV2C и TICAM2), участвующих в развитии плаценты, в ворсинах хориона спонтанных абортусов с трисомией 16 (n = 14), по сравнению со спонтанными абортусами с нормальным кариотипом (n = 31) и контрольной группой медицинских абортусов (n = 10). Для получения библиотек для секвенирования использована таргетная амплификация отдельных регионов генов с помощью разработанных олигонуклеотидных праймеров на бисульфит-конвертированной ДНК. Анализ проводили с применением таргетного бисульфитного массового параллельного секвенирования. В группе спонтанных абортусов с трисомией 16 был значимо повышен уровень метилирования генов PRDM1 и PSG2 по сравнению с медицинскими абортусами (p = 0.0004 и p = 0.0015 соответственно). В группе спонтанных абортусов с нормальным кариотипом не обнаружено повышения уровня метилирования генов PRDM1 и PSG2, но был значимо повышен уровень метилирования гена ADORA2B по сравнению с медицинскими абортусами (p = 0.032). Полученные результаты указывают на потенциальные механизмы патогенетического действия трисомии 16 на развитие плаценты с участием изученных генов.
Ключевые слова: анеуплоидия; трисомия 16; метилирование ДНК; ворсины хориона; невынашивание беременности; бисульфитное секвенирование; спонтанные абортусы.
Для цитирования: Васильева О.Ю., Толмачева Е.Н., Дмитриев А.Э., Даркова Я.А., Саженова Е.А., Никитина Т.В., Лебедев И.Н., Васильев С.А. Аберрантное метилирование генов развития плаценты в ворсинах хориона спонтанных абортусов с трисомией 16. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(2):198-203. DOI 10.18699/vjgb-24-24

Аннотация. Исследования последних лет показали, что бактериальный микробиом респираторного тракта влияет на развитие рака легкого. Изменение состава микробиома у пациентов связывают с хроническими воспалительными процессами, так как многие бактерии вызывают окислительный стресс, а также способны прямо или опосредованно повреждать геном в клетках организма хозяина. До настоящего времени состав респираторного микробиома у больных с различными гистологическими вариантами рака легкого не изучен. В настоящем исследовании для анализа таксономического состава микробиома мокроты 52 пациентов с плоскоклеточным раком легкого, 52 пациентов с аденокарциномой легкого и 52 здоровых доноров контрольной группы использовали технологию массового параллельного секвенирования региона V3-V4 16S рРНК. Микробиомы мокроты больных с разными гистологическими типами рака легкого и контроля не имели значимых различий по индексу видового богатства (Шеннона), однако у пациентов они отличались от контроля по индексу выравненности (Пиелу). Структуры бактериальных сообществ (бета-разнообразие) между аденокарциномой и плоскоклеточным раком также были близкими. Тем не менее матрица, построенная по Брэю–Кёртису, позволила выявить различия между пациентами с плоскоклеточным раком и здоровыми субъектами, но не между аденокарциномой и контролем. Метод LEFse позволил идентифицировать в мокроте больных плоскоклеточным раком увеличение содержания Bacillota (Streptococcus и Bacillus) и Actinomycetota (Rothia) при сопоставлении с образцами пациентов с аденокарциномой. Не найдено различий в содержании бактерий между образцами больных аденокарциномой и контроля. В микробиоме образцов мокроты пациентов с плоскоклеточным раком по сравнению с контролем было повышено содержание представителей родов Streptococcus, Bacillus, Peptostreptococcus (филум Bacillota), Prevotella, Macellibacteroides (филум Bacteroidota), Rothia (филум Actinomycetota) и Actinobacillus (филум Pseudomonadota). Таким образом, бактериальный микробиом мокроты пациентов с разными гистологическими типами немелкоклеточного рака легкого имеет существенные различия. Дальнейшие исследования должны быть посвящены поиску микробиомных биомаркеров рака легкого на уровне бактериальных видов с использованием полногеномного секвенирования.
Ключевые слова: немелкоклеточный рак легкого; плоскоклеточный рак легкого; аденокарцинома легкого; бактериальный микробиом; мокрота; таксономический состав; 16S рРНК; NGS секвенирование.
Для цитирования: Дружинин В.Г., Баранова Е.Д., Деменков П.С., Мацкова Л.В., Ларионов А.В. Состав бактериального микробиома мокроты пациентов с разными патоморфологическими формами немелкоклеточного рака легкого. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(2):204-214. DOI 10.18699/vjgb-24-25

Аннотация. Достижения современного здравоохранения в развитых странах позволили увеличить продолжительность жизни, из-за чего все более актуальным становится сохранение активного долголетия. С момента открытия белки семейства сиртуинов рассматривались в качестве значимых регуляторов физиологических процессов, ассоциированных со старением. Сиртуины проявляют деацетилазную, деацилазную, АДФ-рибозилтрансферазную активность и модифицируют множество белковых субстратов, включая компоненты хроматина и регуляторные белки. Столь многофакторная система регуляции затрагивает ряд процессов, таких как клеточный метаболизм, функции митохондрий, эпигенетическую регуляцию, репарацию ДНК и прочие. Неудивительно, что активность белков-сиртуинов затрагивает проявление классических признаков старения организма: клеточное старение, нарушения метаболизма, митохондриальную дисфункцию, геномную нестабильность и нарушение эпигенетической регуляции. Непосредственное изменение активности сиртуинов в клетках человека также рассматривается в качестве маркера старения и вовлечено в генез различных возраст-зависимых патологических состояний. Кроме того, экспериментальные данные, полученные на модельных животных, а также результаты популяционных геномных исследований позволяют предположить влияние сиртуинов на продолжительность жизни. Вместе с тем многообразие функций сиртуинов и биохимических субстратов делает крайне нетривиальным выявление причинно-следственных связей и непосредственной роли сиртуинов в контроле функционального состояния организма. Однако влияние сиртуинов на эпигенетическую регуляцию экспрессии генов в ходе старения и при патологиях – один из наиболее важных аспектов поддержания гомеостаза органов и тканей. Представленный обзор посвящен разнообразию белков-сиртуинов у человека и модельных животных. Помимо краткого описания основных ферментативных и биологических активностей сиртуинов, рассматривается роль сиртуинов в эпигенетической регуляции структуры хроматина, в том числе в контексте развития нестабильности генома, ассоциированной со старением. Проведен критический анализ работ по исследованию функциональной связи сиртуинов и долголетия, а также влияния сиртуинов на ассоциированные со старением патологические процессы, такие как хроническое воспаление, фиброз и нейровоспаление.
Ключевые слова: сиртуины; старение; деацетилирование белков; эпигенетическая регуляция.
Для цитирования: Самойлова Е.М., Романов С.Е., Чудакова Д.А., Лактионов П.П. Роль сиртуинов в эпигенетической регуляции и контроле старения. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(2):215-227. DOI 10.18699/vjgb-24-26

Аннотация. Болезнь Альцгеймера поражает в среднем 5 % населения со значительным увеличением распространенности с возрастом, что свидетельствует о возможном влиянии на данную патологию тех же механизмов, которые лежат в основе старения человека. Исследование этих механизмов перспективно для разработки эффективных методов лечения и профилактики заболевания. Возможными участниками этих механизмов являются транспозоны, которые служат драйверами эпигенетической регуляции, поскольку формируют в эволюции видоспецифические распределения генов некодирующих РНК в геноме человека. Изучение роли микроРНК в развитии болезни Альцгеймера актуально, поскольку по результатам проведенных GWAS ассоциаций белок-кодирующих генов (APOE4, ABCA7, BIN1, CLU, CR1, PICALM, TREM2) трудно объяснить сложный патогенез заболевания. Кроме того, в различных долях головного мозга при болезни Альцгеймера были обнаружены специфические изменения экспрессии множества генов, что может быть обусловлено глобальными регуляторными изменениями под влиянием транспозонов. Действительно, экспериментальные и клинические исследования показали патологическую активацию ретроэлементов при болезни Альцгеймера. Проведенный нами анализ научной литературы в соответствии с базой данных MDTE DB (microRNAs derived from transposable elements) позволил выявить 28 различных микроРНК, происходящих от мобильных элементов (17 – от LINE, 5 – от SINE, 4 – от HERV, 2 – от ДНК-транспозонов), экспрессия которых специфически изменяется при данном заболевании (снижается у 17 и повышается у 11 микроРНК). Экспрессия 13 из 28 микроРНК (miR-151a, -192, -211, -28, -31, -320c, -335, -340, -378a, -511, -576, -708, -885) меняется также при старении и развитии злокачественных новообразований, что подтверждает возможное наличие общих патогенетических механизмов. Большинство из этих микроРНК произошли от LINE-ретроэлементов, патологическая активация которых ассоциирована со старением, канцерогенезом и болезнью Альцгеймера, что свидетельствует в пользу гипотезы о том, что в основе этих трех процессов лежит первичная дисрегуляция транспозонов, которые служат драйверами эпигенетической регуляции экспрессии генов в онтогенезе.
Ключевые слова: болезнь Альцгеймера; канцерогенез; микроРНК; старение; транспозоны; ретроэлементы.
Для цитирования: Мустафин Р.Н., Хуснутдинова Э.К. Влияние транспозонов на развитие болезни Альцгеймера. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(2):228-238. DOI 10.18699/vjgb-24-27

Аннотация. Последние десятилетия отмечены интенсивным развитием технологий и систем редактирования генов, которое вывело генную инженерию на новый уровень. Важным звеном этих технологий является специфичная и эффективная доставка компонентов таких систем в клетки-мишени. Традиционные векторы не всегда подходят для этой цели ввиду ограниченного объема полезной нагрузки, рисков, связанных с канцерогенезом и иммуногенностью, токсичности, необходимости высокой степени очистки и оценки качества полученных вирусных носителей, а также возможности встраивания вируса в геном хозяина, что может приводить к сверхэкспрессии компонентов вируса и проблемам с безопасностью. Это обусловливает актуальность поиска новых средств внутриклеточной доставки белков и нуклеиновых кислот. В данной работе приведен обзор абиотических векторов и систем доставки инструментов для редактирования генома, включая липосомы и твердые липидные наночастицы, мембранные везикулы иной природы, пептиды, проникающие в клетки, мицеллы, дендримеры, углеродные нанотрубки, неорганические, полимерные и другие наночастицы, металл-органические каркасные полимеры. Рассмотрены их преимущества, недостатки и предпочтительные области применения, а также возможность их использования для доставки систем редактирования генов. Особое внимание уделено металл-органическим каркасным полимерам и их потенциалу в качестве средств избирательной внутриклеточной доставки белков и полинуклеотидов. Сделан вывод о том, что дальнейшее развитие таких векторов и технологий на их основе может привести к появлению безопасных и эффективных систем доставки, способных длительно циркулировать в крови и распознавать клетки-мишени, обеспечивая адресное высвобождение полезной нагрузки в неизменном состоянии и тем самым улучшая результаты редактирования генов.
Ключевые слова: металл-органические каркасные полимеры; везикулы; наночастицы; вирусные векторы; редактирование генов.
Для цитирования: Шайхутдинов И.Х., Ильясов П.В., Грибкова О.В., Лимарева Л.В. Невирусные системы внутриклеточной доставки инструментов редактирования генома. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024; 28(2):239-248. DOI 10.18699/vjgb-24-28

Аннотация. Фаговый дисплей стал эффективной, надежной и востребованной молекулярной техникой для создания библиотек, содержащих миллионы или даже миллиарды клонов, экспонирующих различающиеся пептиды или белки. В основе этого метода лежит соответствие между генотипом и фенотипом фага, обеспечивающее презентацию на поверхности фаговых частиц рекомбинантных белков с известным аминокислотным составом. Использование процедуры аффинной селекции позволяет проводить отбор из фаговых библиотек вариантов, обладающих сродством к различным мишеням. Внедрение технологии фагового дисплея антител имело революционное значение в области клинической иммунологии, как для создания инструментов диагностики инфекционных заболеваний, так и для получения терапевтических агентов. Она стала также основой эффективных и относительно недорогих методов исследования белок-белковых взаимодействий, сайтов связывания рецепторов, идентификации эпитопов и мимотопов. Технология фагового дисплея антител включает в себя ряд этапов, от успешной реализации которых зависит финальный результат. Основа любой библиотеки – разнообразие, природное или полученное при помощи методов комбинаторной химии. Критически важным является подбор молекулярных техник, обеспечивающих сохранение этого разнообразия на этапе получения библиотек фагмид и на этапе трансформации клеток E. coli. После добавления фага-помощника к суспензии трансформированных клеток E. coli происходит формирование библиотеки бактериофагов, которая служит рабочим инструментом для проведения процедуры аффинной селекции и поиска индивидуальных молекул. Несмотря на кажущуюся простоту создания фаговых библиотек антител, существует ряд тонкостей, которые необходимо учитывать. В первую очередь это особенности подготовки фагмидного вектора. В настоящее время разработано большое количество фагмидных векторов, и их выбор также имеет большое значение. Ключевым этапом считается подготовка компетентных клеток E. coli и технология их трансформации. Немаловажен выбор фага-помощника и способа его подготовки. Статья посвящена основным проблемам, с которыми сталкиваются исследователи при создании фаговых библиотек антител.
Ключевые слова: фаговая библиотека; репликативная форма бактериофага; моноклональные антитела; фагпомощник; компетентные клетки.
Для цитирования: Арипов В.С., Волкова Н.В., Ильичев А.А., Щербаков Д.Н. Проблемы создания фаговых библиотек антител и пути их решения. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(2):249-257. DOI 10.18699/vjgb-24-29