Аннотация. Одним из основных элементов ответа организма на неблагоприятные условия является сигнальный каскад инсулина/инсулиноподобных факторов роста (И/ИФР). Благодаря глубокой гомологии этого каскада и эволюционной консервативности его роли в регуляции углеводно-жирового метаболизма, возможно использование модельного объекта Drosophila melanogaster для изучения механизмов его функционирования. Для определения особенностей взаимодействия двух ключевых компонентов каскада И/ИФР у D. melanogaster – транскрипционного фактора dFOXO и инсулиноподобного пептида DILP6, «посредника» в передаче сигнала от dFOXO в жировом теле к инсулин-продуцирующим клеткам мозга (месту синтеза DILPs1–5), – в условиях теплового стресса мы провели анализ экспрессии генов dilp6, dfoxo и гена инсулиноподобного рецептора (dInR) у самок линий, несущих гипоморфную мутацию dilp641 и гипофункциональную мутацию foxoBG01018. Обнаружено, что обе мутации не оказывали влияния на экспрессию dfoxo и ее повышение при кратковременном тепловом стрессе, однако нарушали ответ на стресс генов dilp6 и dInR. Для выявления роли обнаруженных нарушений в контроле метаболизма и метаболического поведения мы проанализировали влияние мутаций dilp641 и foxoBG01018 на содержание общих липидов и интенсивность капиллярного питания имаго в нормальных условиях и при кратковременном тепловом стрессе. Обе мутации приводили к усилению данных признаков в нормальных условиях и препятствовали снижению содержания общих липидов после стресса, наблюдаемому у контрольной линии. Интенсивность питания была повышена у мутантов в нормальных условиях и снижалась после кратковременного теплового стресса у всех изученных линий в течение первых суток наблюдения, а у линии dilp641 – в течение двух суток. Таким образом, можно заключить, что dFOXO принимает участие в регуляции как ответа сигнального каскада И/ИФР на тепловой стресс, так и вызываемых тепловым стрессом изменений в содержании липидов, причем эта регуляция опосредуется DILP6. В то же время метаболическое поведение имаго, по-видимому, регулируется dFOXO и DILP6 в нормальных условиях, но не при тепловом стрессе.
Ключевые слова: Drosophila melanogaster; сигнальный каскад инсулина/инсулиноподобных факторов роста; dInR; dilp6; dfoxo; экспрессия генов; пищевое поведение; общие липиды.
Для цитирования: Еремина М.А., Меньшанов П.Н., Шишкина О.Д., Грунтенко Н.Е. Транскрипционный фактор dFOXO регулирует экспрессию генов инсулинового сигнального каскада и содержание липидов при тепловом стрессе у Drosophila melanogaster. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(5):465-471. DOI 10.18699/VJ21.053

Abstract. Prognosis of neuropsychiatric disorders in progeny requires consideration of individual (1) parent-of-origin effects (POEs) relying on (2) the nerve cell nuclear 3D chromatin architecture and (3) impact of parent-specific miRNAs. Additionally, the shaping of cognitive phenotypes in parents depends on both learning acquisition and forgetting, or memory erasure. These processes are independent and controlled by different signal cascades: the first is cAMPdependent, the second relies on actin remodeling by small GTPase Rac1 – LIMK1 (LIM-kinase 1). Simple experimental model systems such as Drosophila help probe the causes and consequences leading to human neurocognitive pathologies. Recently, we have developed a Drosophila model for Williams–Beuren Syndrome (WBS): a mutant agnts3 of the agnostic locus (X:11AB) harboring the dlimk1 gene. The agnts3 mutation drastically increases the frequency of ectopic contacts (FEC) in specific regions of intercalary heterochromatin, suppresses learning/memory and affects locomotion. As is shown in this study, the polytene X chromosome bands in reciprocal hybrids between agnts3 and the wild type strain Berlin are heterogeneous in modes of FEC regulation depending either on maternal or paternal gene origin. Bioinformatic analysis reveals that FEC between X:11AB and the other X chromosome bands correlates with the occurrence of short (~30 bp) identical DNA fragments partly homologous to Drosophila 372-bp satellite DNA repeat. Although learning acquisition in a conditioned courtship suppression paradigm is similar in hybrids, the middle-term memory formation shows patroclinic inheritance. Seemingly, this depends on changes in miR-974 expression. Several parameters of locomotion demonstrate heterosis. Our data indicate that the agnts3 locus is capable of trans-regulating gene activity via POEs on the chromatin nuclear organization, thereby affecting behavior.
Key words: POE (parent-of-origin effects); 3D nuclear architecture; chromatin ectopic contacts; LIM-kinase 1 (LIMK1); actin; mir-RNA; learning acquisition; memory formation; locomotion.
For citation: MedvedevaA.V., Tokmatcheva E.V., Kaminskaya A.N., Vasileva S.A., Nikitina E.A., Zhuravlev A.V., Zakharov G.A., Zatsepina O.G., Savvateeva-Popova E.V. Parent-of-origin effects on nuclear chromatin organization and behavior in a Drosophila model for Williams–Beuren Syndrome. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(5):472-485. DOI 10.18699/VJ21.054

Abstract. The Zabaikalskaya horse is an indigenous breed of horses from Siberia with diverse use. It is characterized by endurance and good adaptability to year-round herd maintenance in the harsh conditions of the Baikal steppes. To determine the genetic characteristics of the maternal lineage of the Zabaikalskaya horse breed based on mitochondrial DNA polymorphisms, we collected hair samples from 31 horses belonging to breeding farms in the Trans-Baikal Territory. Analysis of the 530 bp sequence of the mtDNA D-loop was performed using the maximum composite likelihood (MCL) model in combination with bootstrap analysis. When studying the polymorphism of the hypervariable region of the mtDNA D-loop in Zabaikalskaya horses, we identified 31 haplotypes representing 8 haplogroups: B, C, G, H, L, M, Q and R according to modern classification. The sequenced fragment of the D-loop from nucleotide position 15471 to 16000 contained 17 polymorphic sites, mainly represented by the A→G, G→A and T→C transitions. The haplogroups Q (25.81 %), B (19.35 %), G (16.13 %) and H (12.90 %) were prevailing in the mtDNA structure of this breed. Genetic analysis of the mitochondrial genome of the Zabaikalskaya horse revealed a high level of diversity of haplotypes and haplogroups, which are typical for the horse populations of Eurasia.
Key words: genetic diversity; haplogroups mtDNA; horse; phylogenetic analysis; Zabaikalskaya breed.
For citation: Khrabrova L.A., Blohina N.V., Bazaron B.Z., Khamiruev T.N. Variability of mitochondrial DNA D-loop sequences in Zabaikalskaya horse breed. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(5): 486-491. DOI 10.18699/VJ21.055

Аннотация. На всех этапах цветения решающую роль играет семейство MADS-доменных транскрипционных факторов, комбинаторное действие которых описывается ABCDE-моделью развития цветка. Современный объем данных позволяет говорить о высоком консерватизме ABCDE-генов у покрытосеменных. Е-белки SEPALLATA являются центральным звеном MADS-комплексов, определяющих идентичность цветковых органов. Единственный представитель клады SEPALLATA3 томата Solanum lycopersicum L., SlMADS5, участвует в определении идентичности лепестков, тычинок и плодолистиков, однако данные о функциях гена ограничены. Целью работы стала функциональная характеристика SlMADS5. Структурно-филогенетический анализ SlMADS5 подтвердил его принадлежность к SEP3-кладе. Экспрессионный анализ in silico выявил отсутствие транскриптов гена в корнях, листьях и апикальной меристеме побега и их присутствие в цветках, плодах и семенах на разных стадиях развития. Двугибридный анализ показал способность белка SlMADS5 активировать транскрипцию гена-мишени и взаимодействовать с белком TAGL1. Трансгенные растения Nicotiana tabacum L. с конститутивной сверхэкспрессией кДНК SlMADS5 цвели в 2.2 раза позже и формировали утолщенные листья, имели в 2.5–3.0 раза более толстый стебель, в 1.5–2.7 раза укороченные междоузлия и в 1.9 раза меньше цветков и коробочек, чем нетрансгенные растения. Строение цветков не отличалось от контроля, однако лепестки венчика сменили окраску со светло-розовой на мадженту. Анализ экспрессии SlMADS5 и генов табака NtLFY, NtAP1, NtWUS, NtAG, NtPLE, NtSEP1, NtSEP2 и NtSEP3 в тканях листьев и апексов трансгенных и контрольных растений показал, что мРНК SlMADS5 присутствует только в тканях трансгенных линий. Остальные анализируемые гены высоко экспрессировались в репродуктивной меристеме контрольных растений. Транскрипты данных генов отсутствовали или присутствовали в следовых количествах в листьях и вегетативном апексе контроля, а также в листьях и апексах трансгенных линий. Полученные результаты свидетельствуют о возможном участии гена SlMADS5 в регуляции развития меристемы цветка и пути биосинтеза антоцианов в лепестках.
Ключевые слова: Solanum lycopersicum; Nicotiana tabacum; гетерологичная экспрессия гена; MADS-транскрипционные факторы; SEPALLATA; SlMADS5.
Для цитирования: Нежданова А.В., Слугина М.А., Дьяченко Е.А., Камионская А.М., Кочиева Е.З., Щенникова А.В. Структурно-функциональный анализ MADS-box гена SlMADS5 томата Solanum lycopersicum L. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(5):492-501. DOI 10.18699/VJ21.056

Abstract. Annexins as Ca2+/phospholipid-binding proteins are involved in the control of many biological processes essential for plant growth and development. In a previous study, we had shown, using a proteomic approach, that the synthesis of two annexins is induced in pea roots in response to rhizobial inoculation. In this study, phylogenetic analysis identified these annexins as PsAnn4 and PsAnn8 based on their homology with annexins from other legumes. The modeling approach allowed us to estimate the structural features of these annexins that might influence their functional activity. To verify the functions of these annexins, we performed comparative proteomic analysis, experiments with calcium influx inhibitors, and localization of labeled proteins. Essential down-regulation of PsAnn4 synthesis in a non-nodulating pea mutant P56 (sym10) suggests an involvement of this annexin in the rhizobial symbiosis. Quantitative RT-PCR analysis showed that PsAnn4 was upregulated at the early stages of symbiosis development, starting from 1–3 days after inoculation to up to 5 days after inoculation, while experiments with the Ca2+ channel blocker LaCl3 revealed its negative influence on this expression. To follow the PsAnn4 protein localization in plant cells, it was fused to the fluorophores such as red fluorescent protein (RFP) and yellow fluorescent protein (YFP) and expressed under the transcriptional regulation of the 35S promoter in Nicotiana benthamiana leaves by infiltration with Agrobacterium tumefaciens. The localization of PsAnn4 in the cell wall or plasma membrane of plant cells may indicate its participation in membrane modification or ion transport. Our results suggest that PsAnn4 may play an important role during the early stages of pea-rhizobial symbiosis development.
Key words: legume-rhizobial symbiosis; pea annexins; three-dimensional modeling; proteomics; calcium inhibitors; localization.
For citation: PavlovaO.A., Leppyanen I.V., Kustova D.V., Bovin A.D., Dolgikh E.A. Phylogenetic and structural analysis of annexins in pea (Pisum sativum L.) and their role in legume-rhizobial symbiosis development. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(5):502-513. DOI 10.18699/VJ21.057

Аннотация. Томат (Lycopersicon esculentum Mill.) – экономически важная и широко возделываемая овощная культура, потребляется как в свежем, так и в переработанном виде. Пищевая ценность плодов томата связана с содержанием в них каротиноидов, полифенолов, растворимых сахаров, органических кислот, минералов и витаминов. В настоящее время растет интерес к качественному и количественному увеличению содержания полезных для здоровья соединений в плодах томата. Коллекция генетических ресурсов Lycopersicon (Tourn.) Mill. Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР) включает 7678 образцов одного культурного и девяти диких видов, что представляет широкие возможности для поиска сведений об изменчивости содержания биологически активных веществ и отбора в генофонде источников с высоким их содержанием. В нашей работе приведены результаты изучения 70 образцов культурного и дикорастущего томата по основным биохимическим признакам – содержанию сухого вещества, аскорбиновой кислоты, сахаров, каротинов, хлорофиллов и антоцианов. Для изучения взяты образцы с разнообразной окраской плодов, включая новые образцы с различным содержанием антоциана. В результате исследования определена амплитуда изменчивости содержания сухих веществ (3.72–8.88 и 9.62–11.33 %), сахаров (1.50–5.65 и 2.20–2.70 %), аскорбиновой кислоты (12.40–35.56 и 23.62–28.14 мг/100 г), титруемой кислотности (0.14–0.46 и 0.33–0.48 %), хлорофиллов (0.14–5.11 и 2.95–4.57 мг/100 г), общих каротиноидов (0.97–99.86 и 1.03–10.06 мг/100 г) и антоцианов (3.00–588.86 и 84.31– 152.71 мг/100 г) в плодах культурного и дикорастущего томата соответственно. Определены корреляционные связи между содержанием сухих веществ и моносахаридов (r = 0.40, p ≤ 0.05), суммы сахаров (r = 0.37, p ≤ 0.05) и аскорбиновой кислоты (r = 0.32, p ≤ 0.05), содержанием аскорбиновой кислоты и каротиноидов (r = 0.25, p ≤ 0.05). Выявлена высокая зависимость содержания хлорофиллов a и b между собой (r = 0.89, p ≤ 0.05), а также зависимость средней степени между содержанием хлорофилла b и антоцианов (r = 0.47, p ≤ 0.05), содержанием β-каротина (r = 0.26, p ≤ 0.05) и содержанием моносахаридов (r = –0.29, p ≤ 0.05). Выделены образцы томата с высоким содержанием отдельных химических веществ, а также по комплексу признаков, которые могут быть использованы в качестве источников в селекции на повышенное содержание сухого вещества, сахаров, аскорбиновой кислоты, пигментов и антоцианов.
Ключевые слова: томат; окраска плодов; биохимические соединения; пигменты; антоцианы.
Для цитирования: Курина А.Б., Соловьева А.Е., Храпалова И.А., Артемьева А.М. Биохимический состав плодов томата различной окраски. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(5):514-527. DOI 10.18699/VJ21.058

Abstract. Powdery mildew caused by the parasitic fungus Blumeria graminis (DC.) Golovin ex Speer f. sp. hordei Marchal is one of the most common diseases of barley. Growing resistant varieties can significantly minimize harmful effects of the pathogen. The specificity in the interaction between the fungus and its host plant requires a continuous search for new donors of the resistance trait. The powdery mildew resistance of 264 barley accessions from Dagestan and genetic control of the trait in resistant forms were studied under field and laboratory conditions. Forty-seven barley lines carrying previously identified powdery mildew resistance genes were also examined. During three years, the experimental material was evaluated under severe infection pressure at the Dagestan Experiment Station of VIR (North Caucasus, Derbent). Juvenile resistance against the Northwest (St. Petersburg, Pushkin) pathogen population was evaluated in a climatic chamber. The genetic control of B. graminis resistance in the selected accessions was studied with the application of hybridological and molecular analyses. The level of genetic diversity of Dagestan barley for effective resistance to powdery mildew is very low. Only two accessions, VIR-23787 and VIR-28212, are resistant against B. graminis at both seedling and adult plant stages. The high-level resistance of breeding line VIR-28212 originating from barley landrace VIR-17554 (Ep-80 Abyssinien) from Ethiopia is controlled by the recessive gene mlo11. Accession VIR-17554 is heterogeneous for the studied trait, with the powdery mildew resistant genotypes belonging to two varieties, dupliatrum (an awnless phenotype) and nigrinudum (an awned phenotype). In accession VIR-23787, a recessive resistance gene distinct from the mlo11 allele was identified. This accession is supposed to be protected by a new, effective pathogen resistance gene.
Key words: barley landraces; Blumeria graminis f. sp. hordei; durable resistance; genes.
For citation: Abdullaev R.A., Lebedeva T.V., Alpatieva N.V., Batasheva B.A., Anisimova I.N., Radchenko E.E. Powdery mildew resistance of barley accessions from Dagestan. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(5):528-533. DOI 10.18699/VJ21.059

Аннотация. Сорта сирени обыкновенной (Syringa vulgaris) на юге российского Дальнего Востока не всегда зимостойки, повреждаются грибными болезнями, что связано с избыточной влажностью климата. Перспективным направлением отечественной селекции сиреней является создание нового селекционного материала с использованием генофонда Syringa oblata и ее гибридов для введения в культурные сорта ценных адаптивных признаков. Целью работы было выявление анатомических особенностей листьев видов и сортов рода Syringa, устойчивых и восприимчивых к возбудителю бурой листовой пятнистости Pseudocercospora lilacis. Исследования проведены на коллекционном материале открытого грунта Ботанического сада-института ДВО РАН. Проанализировано анатомическое строение листа двух видов Syringa, различающихся по устойчивости к P. lilacis в муссонном климате Дальнего Востока: устойчивого S. oblata и слабоустойчивого S. vulgaris, а также гибридных cортов, полученных на их основе. Различия между видами, подвидами и сортами носят количественный характер: число рядов губчатой паренхимы, высота клеток первого ряда палисадной паренхимы, высота клеток верхней и нижней эпидермы, толщина палисадного и губчатого слоя. Устойчивые и малоустойчивые к P. lilacis межвидовые гибриды преимущественно сохраняют анатомическое строение листа материнского растения. Одним из определяющих признаков устойчивости гибридных сортов сиреней является повышенное количество рядов губчатой паренхимы листовой пластинки – признак, передающийся от S. oblata по материнской линии. Создание устойчивых к грибным заболеваниям сортов сиреней целесообразно проводить путем скрещивания видов S. oblata и S. vulgaris или их сортов, используя в качестве материнского растения один из подвидов S. oblata. В ходе исследования анатомии листа установлено, что губчатая ткань из четырех рядов коррелирует с устойчивостью сиреней из подсекции Euvulgaris Schneid. к P. lilacis на юге Приморского края. Этот признак листа S. oblata передается по наследству по материнской линии.
Ключевые слова: Syringa oblatа; Syringa vulgaris; Pseudocercospora lilacis; анатомическое строение листа; адаптация; межвидовая гибридизация.
Для цитирования: Пшенникова Л.М. Значение анатомического строения листа в селекции сиреней. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(5):534-542. DOI 10.18699/VJ21.060

Аннотация. Яровая мягкая пшеница является основной культурой в Западной Сибири и Казахстане, где значительная доля производимого зерна идет на экспорт. Селекция пшеницы на повышенное содержание цинка в зерне – наиболее рентабельный и экологичный способ решения проблемы дефицита цинка в рационе питания. Цель настоящей работы – установить вклад факторов «пункт» и «генотип» в изменчивость содержания цинка в зерне пшеницы и выделить лучшие сорта в качестве источников данного признака для селекции. Исследования по скринингу накопления цинка в зерне пшеницы 49 сортов яровой мягкой пшеницы из питомника КАСИБ-18 проведены в четырех пунктах России (Челябинск, Омск, Тюмень, Новосибирск) и двух пунктах Казахстана (Карабалык и Шортанды) в течение 2017–2018 гг. Содержание цинка в зерне определяли на факультете иономики Университета г. Ноттингем в рамках проекта EPPN-2020. Результаты дисперсионного анализа показали, что основной вклад в общее фенотипическое варьирование признака вносил фактор «пункт» (38.7 %) вследствие разного содержания цинка в почве и влагообеспеченности в пунктах испытания; влияние факторов «год» и «генотип» составило 13.5 и 8.0 % соответственно. Наиболее благоприятные экологические условия для получения зерна пшеницы с повышенным содержанием цинка сложились в Омской области, где в среднем по всем сортам содержание цинка было равно 50.4 мг/кг, а у лучшего сорта ОмГАУ 100 – 63.7 мг/кг. Эти показатели выше целевых значений международной программы Harvest Plus. Выделены лучшие сорта – Новосибирская 16 (49.4 мг/кг), Силач (48.4 мг/кг), Линия 4-10-16 (47.2 мг/кг), Элемент 22 (46.3 мг/кг) и Лютесценс 248/01 (46.0 мг/кг). В Западно-Сибирском регионе выявлены значительные потенциальные возможности производства зерна пшеницы с повышенным содержанием цинка, востребованного для получения хлеба и кондитерских продуктов с функциональными свойствами.
Ключевые слова: сорт; зерно пшеницы; цинк; белок; экология.
Для цитирования: Шаманин В.П., Флис П., Савин Т.В., Шепелев С.С., Кузьмин О.Г., Чурсин А.С., Потоцкая И.В., Лихенко И.Е., Кушниренко И.Ю., Казак А.А., Чудинов В.А., Шелаева Т.В., Моргунов А.И. Генотипическая и экологическая изменчивость содержания цинка в зерне сортов яровой мягкой пшеницы международного питомника КАСИБ. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(5):543-551. DOI 10.18699/VJ21.061

Аннотация. Атеросклероз, грозное заболевание сердечно-сосудистой системы, развивается в местах изгибов и разветвлений артерий, где меняются направление и модуль вектора скорости тока крови, а следовательно, механическое воздействие на контактирующие с током крови эндотелиальные клетки. Обзор посвящен актуальным исследованиям развития атеросклероза: механобиохимическим событиям, преобразующим проатерогенный механический стимул тока крови – низкое и низкое/осциллирующее напряжение сдвига, оказываемое на стенки артерий, – в цепи биохимических реакций в эндотелиальных клетках, приводящих к экспрессии специфичных белков, вызывающих прогрессирование патологического процесса. Описаны стадии, системные факторы риска, а также важный гемодинамический фактор атерогенеза: низкое и низкое/осциллирующее напряжение сдвига, оказываемое током крови на эндотелиальные клетки, выстилающие стенки артерий. Показаны взаимодействия молекул клеточной адгезии, ответственные за развитие атеросклероза в условиях низкого и низкого/осциллирующего напряжения сдвига. Описаны активация регулятора экспрессии молекул клеточной адгезии – транскрипционного фактора NF-κB – и факторы, контролирующие его активацию в этих условиях. Описаны механочувствительные сигнальные пути, приводящие к экспрессии NF-κB в эндотелиальных клетках. Исследования механобиохимических сигнальных путей и взаимодействий, вовлеченных в прогрессирование атеросклероза, необходимы для разработки подходов, задерживающих или блокирующих развитие заболевания.
Ключевые слова: атерогенез; напряжение сдвига; транскрипционный фактор NF-κB; экспрессия RelA; механочувствительные рецепторы; молекулы клеточной адгезии; сигнальные пути; механотрансдукция.
Для цитирования: Мищенко Е.Л., Мищенко А.М., Иванисенко В.А. Механочувствительные молекулярные взаимодействия в атерогенных районах артерий: развитие атеросклероза. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(5):552-561. DOI 10.18699/VJ21.062

Аннотация. Комбинаторная белковая инженерия – востребованный инструмент для решения задач, связанных со скринингом большого разнообразия взаимодействующих молекул: разработки лекарств, средств диагностики, идентификации антител, поиска конформационных имитаторов антигенных детерминант для создания иммуногенов или компонентов вакцин. Среди всех подобных методик одна из наиболее популярных – технология фагового дисплея, появившаяся во второй половине 1980-х гг., однако в силу относительной простоты и универсальности по-прежнему активно применяющаяся для изучения белок-белковых, пептидбелковых и ДНК-белковых взаимодействий. Фаговый дисплей позволяет создавать высокопредставительные библиотеки пептидов, белков или их фрагментов, в которых каждая фаговая частица экспонирует на своей поверхности исследуемые пептиды или белки и одновременно несет в своем геноме последовательность ДНК, кодирующую экспонируемый пептид/белок. Процедура аффинной селекции позволяет находить специфические фаговые клоны практически к любой мишени, а за счет наличия физической связи между генотипом и фенотипом можно эффективно определить структуру отобранных молекул. Значительную роль технология фагового дисплея сыграла в исследованиях, направленных на изучение антигенной структуры вируса иммунодефицита человека (ВИЧ-1) и разработку средств борьбы с этим заболеванием. Серьезная проблема, из-за которой до сих пор не удается создать эффективную анти-ВИЧ-вакцину, – сильная антигенная изменчивость вируса. Согласно современным представлениям, для обеспечения защиты от инфицирования необходимо стимулировать индукцию в организме вируснейтрализующих антител, активных в отношении большого числа различных штаммов ВИЧ-1. Соответственно, идентификация подобных антител является важной исследовательской задачей. Тема настоящего обзора – применение фагового дисплея в качестве инструмента для поиска ВИЧ-1-нейтрализующих антител широкого спектра действия. Представлены ключевые характеристики технологии фагового дисплея, кратко описан процесс получения библиотек антител, проведения процедуры аффинной селекции, а также обсуждается феномен ВИЧ-1-нейтрализующих антител широкого спектра действия. Приводится обзор исследований, посвященных поиску кросс-нейтрализующих антител с использованием различных типов фаговых библиотек.
Ключевые слова: фаговый дисплей; библиотеки антител; ВИЧ-1; нейтрализующие антитела широкого спектра действия (bnAbs).
Для цитирования: Чикаев А.Н., Рудометов А.П., Меркульева Ю.А., Карпенко Л.И. Применение фагового дисплея для поиска ВИЧ-1-нейтрализующих антител. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(5):562-572. DOI 10.18699/VJ21.063

Аннотация. Олигодендроциты – это один из типов глиальных клеток, ответственных за миелинизацию и обеспечивающих трофическую поддержку аксонов в центральной нервной системе позвоночных. Благодаря миелину скорость проведения электрического сигнала увеличивается в сотни раз, так как он служит своего рода электроизолятором нервных волокон и позволяет осуществлять скачкообразную передачу потенциала действия через лишенные миелина перехваты Ранвье. Поскольку разные части ЦНС миелинизируются на различных стадиях развития и большинство регионов содержит как миелинизированные, так и немиелинизированные аксоны, очевидно, что должны существовать очень точные механизмы для контроля миелинизации отдельных аксонов. При прохождении через стадии спецификации и дифференцировки – от мультипотентных нейрональных клеткок вентрикулярной зоны нервной трубки до зрелых миелинизирующих олигодендроцитов, а также во время миграции вдоль кровеносных сосудов к пункту назначения, клетки претерпевают кардинальные изменения в паттерне экспрессии генов. Эти изменения требуют тщательно скоординированного в пространстве и времени взаимодействия различных транскрипционных факторов (ТФ) и эпигенетических событий, определяющих регуляторный ландшафт хроматина. Ремоделирование хроматина существенно влияет на транскрипционную активность генов. Основной компонент хроматина – это нуклеосома, которая, помимо структурной, выполняет регуляторную функцию и служит общим репрессором генов. Для изменения типа, положения и локальной плотности нуклеосом необходимо действие специализированных АТФ-зависимых комплексов ремоделирования хроматина, которые используют для своей работы энергию гидролиза АТФ. Мутации в генах, кодирующих белки комплексов ремоделирования, часто сопровождаются серьезными нарушениями на ранних стадиях эмбриогенеза и с высокой частотой идентифицируются при различных раковых заболеваниях. Большинство идентифицированных АТФ-зависимых комплексов ремоделирования хроматина классифицируется на четыре подсемейства: SWI/SNF, CHD, INO80/SWR и ISWI, согласно доменной организации их АТФ-гидролизующей субъединицы. В настоящем обзоре мы подробно остановимся на роли этих субъединиц разных подсемейств на различных этапах олигодендрогенеза.
Ключевые слова: олигодендроцит; миелинизация; эпигенитическая регуляция; экспрессия генов.
Для цитирования: Антонцева Е.В., Бондарь Н.П. Ремоделирование хроматина в олигодендрогенезе. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(5):573-579. DOI 10.18699/VJ21.064

Аннотация. Методы приоритизации или ранжирование кандидатных генов по их важности в соответствии с заданными критериями, основанными на анализе генных сетей, широко применяются в биомедицине для поиска ассоциаций генов с заболеваниями, предсказания биомаркеров, фармакологических мишеней и т.д. При этом наблюдается тенденция их использования и в других областях знаний, в частности в растениеводстве. В значительной степени это обусловлено развитием технологий для решения задач маркер-ориентированной и геномной селекции, требующих знаний о молекулярно-генетических механизмах, лежащих в основе формирования хозяйственно ценных признаков. Новым направлением для изучения молекулярно-генетических механизмов является приоритизация биологических процессов с применением анализа ассоциативных генных сетей. Ассоциативная генная сеть – это гетерогенная сеть, в качестве вершин которой наряду с молекулярно-генетическими объектами (гены, белки, метаболиты и т.д.) могут быть представлены сущности более высокого уровня (биологические процессы, заболевания, факторы внешней среды и т.д.), связанные между собой регуляторными, физико-химическими или ассоциативными взаимодействиями. С использованием разработанного нами ранее метода осуществлена приоритизация биологических процессов по степени их связи с генными сетями, представленными в базе знаний SOLANUM TUBEROSUM и описывающими ответ растений на повышенное содержание кадмия, солевой стресс и условия засухи. Результаты приоритизации свидетельствуют о том, что фундаментальные процессы, такие как экспрессия генов, посттрансляционная модификация, деградация белков, программируемая клеточная смерть, фотосинтез, передача сигналов, ответ на стресс, играют важную роль в общих молекулярно-генетических механизмах ответа растений на различные неблагоприятные факторы. С другой стороны, среди специфичных для устойчивости к засухе была выявлена группа процессов, связанных с развитием семян (seeding development). Процессы, связанные с ионным транспортом (ion transport), вошли в список специфичных для ответа на солевой стресс, а связанные с метаболизмом липидов (phospholipid degradation – деградация фосфолипидов) – для ответа на кадмий.
Ключевые слова: база знаний SOLANUM TUBEROSUM; Gene Ontology; Arabidopsis thaliana; методы text mining; ассоциативные генные сети; центральность вершин; сетевые методы приоритизации.
Для цитирования: Деменков П.С., Ощепкова Е.А., Иванисенко Т.В., Иванисенко В.А. Приоритизация биологических процессов на основе реконструкции и анализа ассоциативных генных сетей, описывающих ответ растений на неблагоприятные факторы внешней среды. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(5):580-592. DOI 10.18699/VJ21.065

Аннотация. Аллельный полиморфизм гена транспортера серотонина 5-HTTLPR рассматривается как один из факторов, определяющих генетическую предрасположенность человека к развитию широкого ряда аффективных нарушений, включая депрессию. Во многих исследованиях было показано, что климатические и социальные условия жизни людей могут оказать существенное влияние на взаимосвязь 5-HTTLPR с риском депрессии. Стоп-сигнал парадигма (ССП) – это экспериментальный метод, позволяющий оценить способности человека к контролю своего поведения в условиях изменяющейся внешней среды. В ССП эксперименте испытуемый должен либо быстро нажимать на одну из нескольких кнопок после появления целевых стимулов, либо подавлять уже начатое движение, если после целевого стимула следует запрещающий сигнал. В представленной работе исследуются ассоциации полиморфизма 5-HTTLPR с оценками уровня личностной тревожности, а также поведенческими и нейрофизиологическими (электроэнцефалограмма, ЭЭГ) показателями способности к контролю двигательных реакций в ССП у представителей трех этно-региональных групп – здоровых европеоидов из г. Новосибирска, монголоидных групп коренного населения Республики Тыва и Республики Саха (Якутия). Целью исследования было сопоставление генетических, этнографических и психологических эффектов на способность индивида к контролю моторных ответов. Амплитуда премоторного пика вызванного потенциала использована в качестве нейрофизиологического маркера готовности человека к выполнению целенаправленных действий. Выявлено, что частота встречаемости аллеля S полиморфизма 5-HTTLPR достоверно выше для обеих монголоидных групп в сравнении с европеоидной. Генотип S/S ассоциирован с повышенным уровнем личностной тревожности и одновременно с лучшей способностью к контролю движений в условиях ССП эксперимента. Уровень тревожности, пол испытуемых, этническая принадлежность и аллельный полиморфизм 5-HTTLPR оказывают статистически достоверное влияние на амплитуду премоторного потенциала готовности, регистрируемого в условиях ССП в лобных и теменно-затылочных областях коры. Наши данные подтверждают гипотезу, что генотип S/S полиморфизма 5-HTTLPR может быть ассоциирован с большей успешностью адаптации к климатическим условиям, связанным с высоким риском для жизни, в сравнении с генотипами L/L и L/S.
Ключевые слова: транспортер серотонина; полиморфизм 5-HTTLPR; личностная тревожность; парадигма стопсигнал; премоторный вызванный потенциал.
Для цитирования: Савостьянов А.Н., Базовкина Д.В., Лашин С.А., Таможников С.С., Сапрыгин А.Е., Астахова Т.Н., Кавай-оол У.Н., Борисова Н.В., Карпова А.Г. Комплексный анализ влияния аллельного полиморфизма 5-HTTLPR на поведенческие и нейрофизиологические показатели исполнительного контроля у людей из разных этнических групп в Сибири. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(5):593-602. DOI 10.18699/VJ21.066