Селекция растений на иммунитет и качество

  • М.У. Утебаев, С.М. Дашкевич, О.О. Крадецкая, И.В. Чилимова, Н.А. Боме
    Оценка генетического разнообразия глиадинкодирующих локусов у образцов яровой пшеницы (Triticum aestivum L.), созданных в различных селекционных центрах Казахстана и России
    Приложения
    Количество просмотров: 30
  • Аннотация
    Аннотация. 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±Sμ) и генетического (Н) разнообразия, доли редких аллелей (h±Sh), 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 (Омская 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.
    Ключевые слова: глиадинкодирующие локусы; генетическое разнообразие; генетическое сходство; мягкая пшеница; электрофорез.
    Для цитирования: Утебаев М.У., Дашкевич С.М., Крадецкая О.О., Чилимова И.В., Боме Н.А. Оценка генетического разнообразия глиадинкодирующих локусов у образцов яровой пшеницы (Triticum aestivum L.), созданных в различных селекционных центрах Казахстана и России. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(3):263- 275. DOI 10.18699/vjgb-24-31
    Финансирование. Работа выполнена при поддержке бюджетной программы Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан: BR10764908 «Разработать систему земледелия возделывания сельскохозяйственных культур (зерновых, зернобобовых, масличных и технических культур) с применением элементов технологии возделывания, дифференцированного питания, средств защиты растений и техники для рентабельного производства на основе сравнительного исследования различных технологий возделывания для регионов Казахстана».
  • S.D. Rumyantsev, V.Y. Alekseev, A.V. Sorokan, G.F. Burkhanova, E.A. Cherepanova, I.V. Maksimov, S.V. Veselova
    Search for biocontrol agents among endophytic lipopeptide-synthesizing bacteria Bacillus spp. to protect wheat plants against Greenbug aphid (Schizaphis graminum)

    Количество просмотров: 103
  • Abstract
    Abstract. Beneficial endophytic bacteria can suppress the development of insect pests through direct antagonism, with the help of metabolites, or indirectly by the induction of systemic resistance through the regulation of hormonal signaling pathways. Lipopeptides are bacterial metabolites that exhibit direct antagonistic activity against many organisms, including insects. Also, lipopeptides are able to trigger induced systemic resistance (ISR) in plants against harmful organisms, but the physiological mechanisms of their action are just beginning to be studied. In this work, we studied ten strains of bacteria isolated from the tissues of wheat and potatoes. Sequencing of the 16S rRNA gene showed that all isolates belong to the genus Bacillus and to two species, B. subtilis and B. velezensis. The genes for lipopeptide synthetase – surfactin synthetase (Bs_srf ), iturin synthetase (Bs_ituA, Bs_ituB) and fengycin synthetase (Bs_fenD) – were identified in all bacterial isolates using PCR. All strains had high aphicidal activity against the Greenbug aphid (Schizaphis graminum Rond.) due to the synthesis of lipopeptides, which was proven using lipopeptiderich fractions (LRFs) isolated from the strains. Endophytic lipopeptide-synthesizing strains of Bacillus spp. indirectly affected the viability of aphids, the endurance of plants against aphids and triggered ISR in plants, which manifested itself in the regulation of oxidative metabolism and the accumulation of transcripts of the Pr1, Pr2, Pr3, Pr6 and Pr9 genes due to the synthesis of lipopeptides, which was proven using LRF isolated from three strains: B. subtilis 26D, B. subtilis 11VM, and B. thuringiensis B-6066. We have for the first time demonstrated the aphicidal effect of fengycin and the ability of the fengycin-synthesizing strains and isolates, B. subtilis Ttl2, Bacillus sp. Stl7 and B. thuringiensis B-6066, to regulate components of the pro-/antioxidant system of aphid-infested plants. In addition, this work is the first to demonstrate an elicitor role of fengycin in triggering a systemic resistance to S. graminum in wheat plants. We have discovered new promising strains and isolates of endophytes of the genus Bacillus, which may be included in the composition of new biocontrol agents against aphids. One of the criteria for searching for new bacteria active against phloem-feeding insects can be the presence of lipopeptide synthetase genes in the bacterial genome.
    Key words: Bacillus spp.; Schizaphis graminum; endophytes; PCR; RT-PCR; plant-microbial interactions; lipopeptides; biological control agents.
    For citation: Rumyantsev S.D., Alekseev V.Y., Sorokan A.V., Burkhanova G.F., Cherepanova E.A., Maksimov I.V., Veselova S.V. Search for biocontrol agents among endophytic lipopeptide-synthesizing bacteria Bacillus spp. to protect wheat plants against Greenbug aphid (Schizaphis graminum). Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2024;28(3):276-287. DOI 10.18699/vjgb-24-32
    Funding. The study was supported by the grant of the President of the Russian Federation for Young Scientists МК-2543.2022.1.4.
    Acknowledgements. The authors are grateful to the staffs of the “Biomika” Shared Access Centre (Branch of Biochemical Methods and Nanobiotechnology, “Agidel” Resource Centre for Collective Use) and the “KODINK” Complex of Equipment for the Study of Nucleic Acids for access to the equipment.

    Физиологическая генетика

  • E.I. Denisova, E.N. Makarova
    Influence of leptin administration to pregnant mice on fetal gene expression and adaptation to sweet and fatty food in adult offspring of different sexes

    Количество просмотров: 54
  • Abstract.
    Abstract. Elevated leptin in pregnant mice improves metabolism in offspring fed high-calorie diet and its influence may be sex-specific. Molecular mechanisms mediating leptin programming action are unknown. We aimed to investigate programming actions of maternal leptin on the signaling function of the placenta and fetal liver and on adaptation to high-calorie diet in male and female offspring. Female C57BL/6J mice received leptin injections in mid-pregnancy. Gene expression was assessed in placentas and in the fetal brain and liver at the end of pregnancy. Metabolic parameters and gene expression in the liver, brown fat and hypothalamus were assessed in adult male and female offspring that had consumed sweet and fatty diet (SFD: chow, lard, sweet biscuits) for 2 weeks. Females had lower blood levels of leptin, glucose, triglycerides and cholesterol than males. Consuming SFD, females had increased Ucp1 expression in brown fat, while males had accumulated fat, decreased blood triglycerides and liver Fasn expression. Leptin administration to mothers increased Igf1 and Dnmt3b expression in fetal liver, decreased post-weaning growth rate, and increased hypothalamic Crh expression in response to SFD in both sexes. Only in male offspring this administration decreased expression of Fasn and Gck in the mature liver, increased fat mass, blood levels of glucose, triglycerides and cholesterol and Dmnt3a expression in the fetal liver. The results suggest that the influence of maternal leptin on the expression of genes encoding growth factors and DNA methyltransferases in the fetal liver may mediate its programming effect on offspring metabolic phenotypes.
    Key words: adaptation to high-calorie food; developmental programming; leptin; mice; pregnancy.
    For citation: Denisova E.I., Makarova E.N. Influence of leptin administration to pregnant mice on fetal gene expression and adaptation to sweet and fatty food in adult offspring of different sexes. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii= Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2024;28(3):288-298. DOI 10.18699/vjgb-24-33 Funding. This research was funded by RFBR, grant number 20-315-90071, and Budget grant FWNR-2022-0021.
    Author contributions. Conceived and designed research, Elena Makarova; performed experiments, Elena Denisova; analyzed data, Elena Denisova and Elena Makarova; interpreted results of experiments, Elena Denisova and Elena Makarova; prepared figures, Elena Denisova and Elena Makarova; drafted manuscript, Elena Denisova; edited and revised manuscript, Elena Makarova; approved final version of manuscript, Elena Denisova and Elena Makarova.
  • А.А. Сорокоумова, А.А. Серяпина, Ю.К. Политыко, Л.В. Яньшоле, Ю.П. Центалович, М.А. Гилинский, А.Л. Маркель
    Метаболомный профиль мочи крыс с артериальной гипертонией разного генеза

    Количество просмотров: 17
  • Аннотация
    Аннотация. 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).
    Ключевые слова: артериальная гипертония; крысы НИСАГ (ISIAH); L-NAME; DOCA-солевая гипертония; метаболомные маркеры мочи.
    Для цитирования: Сорокоумова А.А., Серяпина А.А., Политыко Ю.К., Яньшоле Л.В., Центалович Ю.П., Гилинский М.А., Маркель А.Л. Метаболомный профиль мочи крыс с артериальной гипертонией разного генеза. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(3):299-307. DOI 10.18699/vjgb-24-34
    Финансирование. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 22-25-20025) совместно с Министерством науки Новосибирской области (соглашение № р-36 от 06.04.2022).

    Филогенетика

  • S.Yu. Shchyogolev, G.L. Burygin, L.A. Dykman, L.Yu. Matora
    Phylogenetic and pangenomic analyses of members of the family Micrococcaceae related to a plant-growth-promoting rhizobacterium isolated from the rhizosphere of potato (Solanum tuberosum L.)
    Supplementary materials
    Количество просмотров: 20
  • Abstract
    Abstract. We report the results of taxonomic studies on members of the family Micrococcaceae that, according to the 16S rRNA, internal transcribed spacer 1 (ITS1), average nucleotide identity (ANI), and average amino acid identity (AAI) tests, are related to Kocuria rosea strain RCAM04488, a plant-growth-promoting rhizobacterium (PGPR) isolated from the rhizosphere of potato (Solanum tuberosum L.). In these studies, we used whole-genome phylogenetic tests and pangenomic analysis. According to the ANI > 95 % criterion, several known members of K. salina, K. polaris, and K. rosea (including K. rosea type strain ATCC 186T ) that are related most closely to isolate RCAM04488 in the ITS1 test should be assigned to the same species with appropriate strain verification. However, these strains were isolated from strongly contrasting ecological and geographical habitats, which could not but affect their genotypes and phenotypes and which should be taken into account in evaluation of their systematic position. This contradiction was resolved by a pangenomic analysis, which showed that the strains differed strongly in the number of accessory and strain-specific genes determining their individuality and possibly their potential for adaptation to different ecological niches. Similar results were obtained in a full-scale AAI test against the UniProt database (about 250 million records), by using the AAI-profiler program and the proteome of K. rosea strain ATCC 186T as a query. According to the AAI >65 % criterion, members of the genus Arthrobacter and several other genera belonging to the class Actinomycetes, with a very wide geographical and ecological range of sources of isolation, should be placed into the same genus as Kocuria. Within the paradigm with vertically inherited phylogenetic markers, this could be regarded as a signal for their following taxonomic reclassification. An important factor in this case may be the detailing of the gene composition of the strains and the taxonomic ratios resulting from analysis of the pangenomes of the corresponding clades.
    Key words: Arthrobacter; Kocuria; Micrococcaceae; pangenome; PGPR; phylogenetic analysis; strain verification; Solanum tuberosum L.
    For citation: Shchyogolev S.Yu., Burygin G.L., Dykman L.A., Matora L.Yu. Phylogenetic and pangenomic analyses of members of the family Micrococcaceae related to a plant-growth-promoting rhizobacterium isolated from the rhizosphere of potato (Solanum tuberosum L.). Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2024; 28(3):308-316. DOI 10.18699/vjgb-24-35
    Acknowledgements. We thank O.V. Tkachenko for participation in the discovery and study of K. rosea RCAM04488 and D.N. Tychinin for translation of the manuscript into English.
  • Байкальские амфиподы и их геномы, большие и малые
    П.Б. Дроздова, Е.В. Мадьярова, А.Н. Гурков, А.Е. Саранчина, Е.В. Романова, Ж.В. Петунина, Т.Е. Перетолчина, Д.Ю. Щербаков, М.А. Тимофеев
    Приложения
    Количество просмотров: 44
  • Аннотация
    Аннотация. 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 c-оксидазы, 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.
    Ключевые слова: озеро Байкал; бокоплавы; букеты видов; видообразование; генетика популяций; геномика.
    Для цитирования: Дроздова П.Б., Мадьярова Е.В., Гурков А.Н., Саранчина А.Е., Романова Е.В., Петунина Ж.В., Перетолчина Т.Е., Щербаков Д.Ю., Тимофеев М.А. Байкальские амфиподы и их геномы, большие и малые. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(3):317-325. DOI 10.18699/vjgb-24-36
    Финансирование. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-14-00128, https://rscf.ru/project/22-14-00128/.

    Медицинская генетика

  • Y.N. Khan, M. Imad A.M. Mahmud, N. Othman, H.M. Radzuan, S. Basit
    Whole exome sequencing enables the correct diagnosis of Frank–Ter Haar syndrome in a Saudi family

    Количество просмотров: 43
  • Abstract
    Abstract. Frank–Ter Haar syndrome (FTHS) is a rare genetic hereditary autosomal recessive disorder characterized by defective malformation of cardiovascular, craniofacial, and skeletal system. Mutations in the SH3PXD2B gene are a common cause in the development of FTHS. We recruited a family with two affected individuals (3-year-old female and 2-month-old male infant) having bilateral clubfoot. Family pedigree shows an autosomal recessive mode of inheritance. DNA was extracted from the blood samples of six members of the family. Whole exome sequencing was done for the two affected individuals and the variant was validated in the whole family by using Sanger sequencing approach. Whole exome sequencing (WES) data analysis identified a rare homozygous variant (c.280C>G; p.R94G) in the SH3PXD2B gene, and Sanger sequencing showed that the same variant perfectly segregates with the phenotype in the pedigree. Moreover, the variant is predicted to be damaging and deleterious by several computation tools. Revisiting the family members for detailed clinical analysis, we diagnosed the patients as having the typical phenotype of FTHS. This study enabled us to correctly diagnose the cases of FTHS in a family initially recruited for having bilateral clubfoot by using WES. Moreover, this study identified a novel homozygous missense variant (c.280C>G; p.R94G) in (NM_001308175.2) the SH3PXD2B gene as a causative variant for autosomal recessive FTHS. This finding supports the evidence that homozygous mutations in the SH3PXD2B gene are the main cause in the development of FTHS.
    Key words: exome sequencing; mutation; SH3PXD2B gene; Frank–Ter Haar syndrome.
    For citation: Khan Y.N., Mahmud M. Imad A.M., Othman N., Radzuan H.M., Basit S. Whole exome sequencing enables the correct diagnosis of Frank–Ter Haar syndrome in a Saudi family. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii= Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2024;28(3):326-331. DOI 10.18699/vjgb-24-37
    Acknowledgements. We would like to thank Dr. Uzma Khan from the department of clinical sciences, Al Rayan College of Medicine, Al Rayan National Colleges, Madina Munawara for useful suggestions and guidance at the final stage of the study.
    Author contribution. Yasir Naseem Khan recruited the case and performed clinical investigations, designed the study, prioritized variants, and wrote the initial draft of the article under the supervision of Mohammad Imad. Mohammad Imad reviewed the clinical presentations of the families. Noordin Othman and Hazulin Radzuan oversaw the whole study and helped in activity planning and execution. Sulman Basit co-supervised and helped to perform Sanger validation, exome sequencing and exome data analysis. All authors contributed to and have approved the final article.
  • Н.Ю. Часовских, А.А. Бобрышева, Е.Е. Чижик
    Компьютерное моделирование особенностей взаимодействий IL-1 с его рецепторами при шизофрении

    Количество просмотров: 16
  • Аннотация
    Аннотация. 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. Ключевые слова: IL-1; шизофрения; моделирование; SNP; однонуклеотидные полиморфизмы; PRISM. Для цитирования: Часовских Н.Ю., Бобрышева А.А., Чижик Е.Е. Компьютерное моделирование особенностей взаимодействий IL-1 с его рецепторами при шизофрении. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024; 28(3):332-341. DOI 10.18699/vjgb-24-38
  • E.D. Kulaeva, E.S. Muzlaeva, E.V. Mashkina
    mRNA-lncRNA gene expression signature in HPV-associated neoplasia and cervical cancer

    Количество просмотров: 11
  • Abstract
    Abstract. Cervical cancer is one of the most frequent cancers in women and is associated with human papillomavirus (HPV) in 70 % of cases. Cervical cancer occurs because of progression of low-differentiated cervical intraepithelial neoplasia through grade 2 and 3 lesions. Along with the protein-coding genes, long noncoding RNAs (lncRNAs) play an important role in the development of malignant cell transformation. Although human papillomavirus is widespread, there is currently no well-characterized transcriptomic signature to predict whether this tumor will develop in the presence of HPV-associated neoplastic changes in the cervical epithelium. Changes in gene activity in tumors reflect the biological diversity of cellular phenotype and physiological functions and can be an important diagnostic marker. We performed comparative transcriptome analysis using open RNA sequencing data to assess differentially expressed genes between normal tissue, neoplastic epithelium, and cervical cancer. Raw data were preprocessed using the Galaxy platform. Batch effect correction, identification of differentially expressed genes, and gene set enrichment analysis (GSEA) were performed using R programming language packages. Subcellular localization of lncRNA was analyzed using Locate-R and iLoc-LncRNA 2.0 web services. 1,572 differentially expressed genes (DEGs) were recorded in the “cancer vs. control” comparison, and 1,260 DEGs were recorded in the “cancer vs. neoplasia” comparison. Only two genes were observed to be differentially expressed in the “neoplasia vs. control” comparison. The search for common genes among the most strongly differentially expressed genes among all comparison groups resulted in the identification of an expression signature consisting of the CCL20, CDKN2A, CTCFL, piR-55219, TRH, SLC27A6 and EPHA5 genes. The transcription level of the CCL20 and CDKN2A genes becomes increased at the stage of neoplastic epithelial changes and stays so in cervical cancer. Validation on an independent microarray dataset showed that the differential expression patterns of the CDKN2A and SLC27A6 genes were conserved in the respective gene expression comparisons between groups.
    Key words: human papillomavirus; neoplasia; cervical cancer; transcriptome analysis; lncRNA; CDKN2A; CCL20.
    For citation: Kulaeva E.D., Muzlaeva E.S., Mashkina E.V. mRNA-lncRNA gene expression signature in HPV-associated neoplasia and cervical cancer. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2024;28(3): 342-350. DOI 10.18699/vjgb-24-39
    Funding. The study was carried out with the financial support of the Ministry of Science and Higher Education of Russian Federation within the state assignment framework in the field of scientific activity No. FENW-2023-0018.

    SNP-маркеры в биомедицине

  • В.А. Девяткин, А.А. Шкляр, А.Ж. Фурсова, Ю.В. Румянцева, О.С. Кожевникова
    Аллель-специфичная ПЦР с флуоресцентно-мечеными зондами: критерии подбора праймеров для генотипирования

    Количество просмотров: 49
  • Аннотация
    Аннотация. 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.
    Ключевые слова: генотипирование; однонуклеотидные полиморфизмы; зонды TaqMan; LNA-модификации; аллель-специфичная ПЦР.
    Для цитирования: Девяткин В.А., Шкляр А.А., Фурсова А.Ж., Румянцева Ю.В., Кожевникова О.С. Аллель-специфичная ПЦР с флуоресцентно-мечеными зондами: критерии подбора праймеров для генотипирования. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(3):351-359. DOI 10.18699/vjgb-24-40
    Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 21-15-00047.

    Все статьи в формате pdf