Аннотация. Современные подходы к обнаружению и анализу низкокопийных РНК часто основываются на использовании РНК-зависимых ДНК-полимераз, например, метод ОТ-ПЦР. Точность и эффективность синтеза кДНК в реакции обратной транскрипции (ОТ), катализируемой ревертазой (РНК-зависимой ДНКполимеразой), значительно влияют на корректность результатов ПЦР-диагностики и/или секвенирования РНК. В связи с этим множество исследований посвящено оптимизации реакции ОТ, в том числе поиску более совершенных праймеров, необходимых для наработки полноразмерной ДНК-копии исследуемой РНК. Наиболее известные полностью незаряженные аналоги олигонуклеотидов – морфолиновые олигонуклеотиды и пептидонуклеиновые кислоты – не могут являться субстратами для ферментов, процессирующих НК. Целью нашей работы было пилотное исследование незаряженных фосфорилгуанидиновых олигодезоксирибонуклеотидов (ФГО) в качестве праймеров для обратной транскриптазы вируса лейкемии мышей (MMLV H-). Изучены особенности превращения частично и полностью незаряженных ФГОпраймеров. Продемонстрировано, что ФГО способны эффективно удлиняться, в том числе в присутствии фрагмента рРНК человека, обладающего сложной пространственной структурой. Доля абортивных продуктов удлинения ФГО-праймера зависит от ионной силы использованного буферного раствора, нуклеотидной последовательности праймера и наличия и расположения в его составе ФГ-групп. Полученные данные показывают возможность использования ФГО, включая полностью электронейтральные, как праймеров в реакциях ОТ-ПЦР, что открывает новые перспективы для создания систем анализа высокоструктурированных РНК.
Ключевые слова: незаряженные аналоги олигонуклеотидов; фосфорилгуанидиновые олигонуклеотиды; обратная транскрипция; ревертаза; обратная транскриптаза вируса лейкемии мышей; MMLV H-.
Для цитирования: Дюдеева Е.С., Пышная И.А. Фосфорилгуанидиновые олигонуклеотиды как праймеры для РНК-зависимого ДНК синтеза с помощью обратной транскриптазы вируса лейкемии мышей. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(1):5-13. DOI 10.18699/VJGB-22-02

Аннотация. Стромальные элементы опухоли могут стимулировать прогрессию опухолевого роста и метастазирование. В структуру опухолевой стромы входят соединительнотканные элементы, сосуды, нервы и внеклеточный матрикс. Одним из клеточных элементов стромы опухоли являются опухоль-ассоциированные фибробласты (ОАФ), происхождение и функции которых активно изучают на протяжении последних тридцати лет. ОАФ продуцируют основной каркасный белок внеклеточного матрикса – коллаген, избыток которого в строме опухоли стимулирует фиброз, повышает жесткость опухолевой ткани и нарушает передачу сигналов пролиферации и дифференцировки. ОАФ контролируют ангиогенез в опухоли, подвижность опухолевых клеток, иммуногенные свойства опухоли и развитие резистентности к химиопрепаратам и иммунотерапии. В результате метаболической адаптации быстрорастущей опухолевой ткани к нехватке питательных веществ и кислорода, при конверсии основного типа производства энергии в клетках с окислительного фосфорилирования на анаэробный гликолиз инициируются молекулярные изменения, в том числе индукция определенных транскрипционных факторов, которые обусловливают активацию ОАФ. Молекулярный фенотип активированных ОАФ имеет сходство с фибробластами, активированными в процессе воспаления. В активированных ОАФ происходит de novo синтез альфа-актина гладкой мускулатуры (α-SMA), продукция различных протеаз и фибронектина. Поскольку ОАФ обнаружены во всех типах карцином, эти клетки могут быть мишенями для разработки новых подходов противоопухолевой терапии. Часть ОАФ происходит из резидентных фибробластов пораженного опухолью органа, другие берут свое начало из опухолевых эпителиоцитов, претерпевая эпителиально мезенхимальный переход. На сегодняшний день обнаружено большое количество молекулярных и метаболических индукторов эпителиально мезенхимального перехода, к которым относят трансформирующий фактор роста бета (TGF-β), гипоксию и воспаление. В данном обзоре систематизированы современные представления о молекулярных маркерах ОАФ, их функциональных особенностях, этапах эпителиально мезенхимального перехода и обсуждается возможность использования ОАФ в качестве мишеней для противоопухолевой терапии.
Ключевые слова: опухоль-ассоциированые фибробласты; эпителиально-мезенхимальный переход; карцинома; гипоксия.
Для цитирования: Ермаков М.С., Нуштаева А.А., Рихтер В.А., Коваль О.А. Опухоль-ассоциированные фибробласты и их роль в опухолевой прогреcсии. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(1):14-21. DOI 10.18699/VJGB-22-03

Аннотация. Уникальным примером травянистых растений, характеризующихся высокими значениями нарастания надземной вегетативной массы и практическим применением в качестве источника альтернативной энергетики, является родовой комплекс Miscanthus Anderss. (Poaceae). Мискантус относится к числу наиболее эффективных аккумуляторов солнечной энергии, и поскольку фитомелиоративное использование подразумевает выращивание этих ресурсных видов на неудобьях и полутенистых участках, то встает вопрос о влиянии недостаточного освещения на показатели продуктивности мискантуса. В результате длительной интродукции в Центральном сибирском ботаническом саду СО РАН создана перспективная для условий лесостепи Западной Сибири популяция Miscanthus sacchariflorus (Maxim.) Benth. Целью данного исследования было изучение особенностей побегообразования, оценка целлюлозы и лигнина в популяциях M. sacchariflorus при различных условиях освещенности и паспортизация перспективной популяции с помощью ISSR-маркиров. Оценка побегообразования и количества накапливаемой целлюлозы и лигнина у растений проводилась в зависимости от освещенности (один вариант выращивался на солнечном участке, а другой – в полутени). В результате дисперсионного анализа установлено, что число побегов зависит не от экологических условий, а от возраста растения, в то время как на высоту растений существенно воздействуют экологические условия. Несмотря на то что для образцов обоих вариантов M. sacchariflorus была характерна различная скорость создания сплошного проективного покрытия, растения на полутенистых участках образовывали до 89.34 % побегов в сравнении с растениями на освещенных участках, что не оказывало существенного влияния на величину надземной массы и содержание в ней целлюлозы. В результате электрофореза геномной ДНК в популяции M. sacchariflorus при амплификации с пятью ISSR-праймерами выявлены уникальные молекулярные полиморфные фрагменты, которые были применены для идентификации и паспортизации данной популяций. Таким образом, комплексное использование M. sacchariflorus в качестве средоулучшающей и биоэнергетической культуры обусловлено высоким адаптивным потенциалом вида. Обнаружено, что фактор освещенности практически не влияет на количество целлюлозы в стебле, а пониженное содержание технологически нежелательного компонента, лигнина, отмечено при выращивании в условиях полутени.
Ключевые слова: род Miscanthus; биоэнергетика; целлюлоза; лигнин; побегообразование; паспортизация; ISSRмаркеры.
Для цитирования: Дорогина О.В., Нуждина Н.С., Зуева Г.А., Гисматулина Ю.А., Васильева О.Ю. Особенности побегообразования в популяциях Miscanthus sacchariflorus (Poaceae) под влиянием экологических факторов и паспортизация с помощью ISSR-маркеров. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(1):22-29. DOI 10.18699/VJGB-22-04

Аннотация. Для производства натурального пищевого красителя красного цвета используется широко распространенная корнеплодная культура – столовая свекла, характеризующаяся лечебными, антиоксидантными свойствами, скороспелостью, длительной сохранностью корнеплодов, высоким содержанием биологически активных веществ, витаминов и минеральных элементов. Актуальность исследования продиктована недостатком знаний о динамических изменениях в содержании бетанина в течение вегетации при создании сортов свеклы, ориентированных на получение красителя. В работе приведены результаты изучения 29 красноокрашенных образцов коллекции столовой свеклы Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова. Наблюдение за динамическими изменениями содержания пигмента в процессе вегетации выполнено на двух образцах свеклы: ‘Русская односемянная’ и ‘Бордо односемянная’. Приведены результаты тестирования четырех вариантов pH буферного раствора. Рекомендован буферный раствор с pH 6.5. В результате исследования определена амплитуда изменчивости содержания бетанина в кожице (39.9–239.2 мг/100 г) и мякоти (14.4–127.5 мг/100 г) корнеплодов столовой свеклы. Подтверждено, что содержание бетанина в кожице у всех образцов превышало его содержание в мякоти. Выявлена положительная взаимосвязь этих показателей (r = 0.74, p ≤ 0.05). Установлено, что в процессе вегетации значимой аккумуляции бетанина в корнеплодах не происходит. Показаны значительные колебания пигмента, сопряженные с абиотическими факторами среды. Определены корреляционные связи между температурой воздуха и бетанином в мякоти корнеплода (r = 0.32–0.31, p ≤ 0.05). Отрицательный эффект температуры среды на бетанин в кожице проявлялся на третьи сутки (r = –0.34…–0.35, p ≤ 0.05). Негативная реакция на осадки была менее выражена у сорта ‘Бордо односемянная’, благодаря более активному метаболизму и пластичности генотипа. Описаны морфологические особенности строения фотосинтетического аппарата опытных образцов, отмечены взаимосвязи с изучаемым признаком. Даны рекомендации по выбору схемы посадки и сроков уборки урожая столовой свеклы для выделения красителя.
Ключевые слова: бетанин; натуральный пищевой краситель; динамика; кожица; мякоть; Beta vulgaris L.; факторы среды.
Для цитирования: Соколова Д.В. Динамические изменения содержания бетанина в столовой свекле в течение вегетационного периода: их взаимодействие с абиотическими факторами. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(1):30-39. DOI 10.18699/VJGB-22-05

Аннотация. Дисбаланс активации транспозонов – один из важнейших факторов нестабильности генома при
старении. Причинами этого явления могут быть ассоциированные с возрастом изменения экспрессии ламинов, которые влияют на эпигенетическую регуляцию мобильных генетических элементов. Взаимосвязь ламинов и транспозонов может быть обусловлена специфическим физическим контактом между молекулами, а также опосредована эпигенетическими регуляторами, такими как SIRT7, BAF и микроРНК. Характерна взаиморегуляция ламинов с мобильными элементами, которые являются источниками микроРНК, влияющими на ламины. Ламины входят в состав NURD (nucleosome remoldeling deacetylase complex), взаимодействуют с гистоновыми деацетилазами и регулируют экспрессию генов без изменения структуры нуклеотидных последовательностей. Роль ядерной ламины в этиопатогенезе синдромов преждевременного старения может быть обусловлена взаимодействием с транспозонами, так как истощение ламинов приводит к активации мобильных генетических элементов. В различных клетках человека LINE1 представлены в связанных с ламинами гетерохроматиновых доменах генома, при этом SIRT7 способствует взаимодействию данного ретроэлемента с ядерной ламиной. В противовирусном ответе организмов важную роль играют как ретроэлементы, так и ядерная ламина. Это согласуется с ролью ламинов в защите как от вирусов, так и от транспозонов, которые характеризуются филогенетическим родством. Мобильные генетические элементы и ламины – вторичные мессенджеры средовых стрессорных воздействий, которые могут служить пусковыми факторами для старения и канцерогенеза. Транспозоны играют роль в развитии злокачественных новообразований, при этом происходящие от них микроРНК, участвующие в этиопатогенезе опухолей, имеют значение в старении человека. Сходные свойства типичны для ламинов, поскольку при злокачественных новообразованиях выявлена дисрегуляция ламинов, а влияющие на них микроРНК участвуют в канцерогенезе. Изменение экспрессии специфических микроРНК отмечено также при ламинопатиях. Определение точных эпигенетических механизмов взаимодействия ламинов с мобильными генетическими элементами при старении может стать основой для разработки методов продления жизни и таргетной терапии ассоциированных с возрастом злокачественных новообразований.
Ключевые слова: ламины; микроРНК; транспозоны; эпигенетические факторы.
Для цитирования: Мустафин Р.Н., Хуснутдинова Э.К. Взаимосвязь ламинов с эпигенетическими факторами при старении. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(1):40-49. DOI 10.18699/VJGB-22-06

Аннотация. Исследовали транскрипционную активность генов, вовлеченных в поддержание генетического гомеостаза клетки (репарации, клеточного цикла и апоптоза: TP53, MDM2, ATM, BAX, BCL-2, CDKN1A, OGG1, XPC, PADI4, MAPK8, NF-KB1, STAT3, GATA3), у лиц, подвергшихся хроническому радиационному облучению, с повышенной интенсивностью раннего, позднего апоптоза и некроза лимфоцитов периферической крови. Объектом изучения служили мононуклеарные клетки периферической крови, полученные от 132 жителей прибрежных сел реки Течи, подвергшихся хроническому облучению. Доза облучения красного костного мозга составляла 426.4±48.2 мГр (1.3–2930.0 мГр), доза облучения тимуса и периферических органов иммунной системы – 58.9±7.9 мГр (0.1–489.0 мГр). Исследование проводили в отдаленные сроки (более 60 лет с начала облучения), возраст людей на время проведения обследования был 68±0.6 года (55–86 лет). Анализ апоптотической и некротической гибели лимфоцитов периферической крови основывался на наличии на поверхности мембраны клеток фосфолипида фосфатидилсерина, а также ее проницаемости для интеркалирующего ДНК-красителя. Оценку относительного содержания мРНК генов репарации, клеточного цикла и апоптоза проводили с использованием полимеразной цепной реакции в реальном времени. В группе хронически облученных людей с повышенной интенсивностью раннего апоптоза отмечено увеличение относительного содержания мРНК гена PADI4 (p = 0.006). Для хронически облученных людей с повышенной интенсивностью позднего апоптоза зафиксирована модуляция относительного содержания мРНК генов TP53 (p = 0.013) и BCL-2 (p = 0.021). В отдаленные сроки у хронически облученных людей с повышенной интенсивностью некроза лимфоцитов периферической крови отмечен статистически значимый рост транскрипционной активности гена TP53 (p = 0.015). Установлено, что у облученных людей с повышенной интенсивностью апоптоза регистрируются в первую очередь изменения со стороны транскрипционной активности апоптотических генов, что согласуется с существующими представлениями об активации программированной гибели клеток.
Ключевые слова: мРНК; апоптоз; некроз; лимфоциты; хроническое облучение.
Для цитирования: Никифоров В.С., Блинова Е.А., Котикова А.И., Аклеев А.В. Транскрипционная активность генов репарации, апоптоза и клеточного цикла (TP53, MDM2, ATM, BAX, BCL-2, CDKN1A, OGG1, XPC, PADI4, MAPK8, NF-KB1, STAT3, GATA3) у хронически облученных людей с различной интенсивностью апоптоза лимфоцитов периферической крови. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(1):50-58. DOI 10.18699/VJGB-22-08

Abstract. The risk of cervical cancer is caused by persistent human papillomavirus (HPV) infection. Cervical cancer is the most frequent cancer among women. Our purpose was to investigate the association between TP53 215C>G (Pro72Arg), MDM2 -410T>G, and NQO1 609C>T gene polymorphisms with a high HPV load and the influence of gene-gene interactions on prolonged HPV infection. Eighty-nine women with a high HPV viral load and 114 healthy women were involved in a case–control study. Genotyping for TP53 215C>G (Pro72Arg) and MDM2 -410T>G SNPs was carried out by allele-specific PCR and genotyping for NQO1 609C>T was performed by a TaqMan assay. Quantitative analysis of HPV DNA was performed by AmpliSens® HPV HCR screen-titer-FRT test system. Gene-gene interactions were analyzed using the multifactor dimensionality reduction (MDR) method. The study of separate SNPs of MDM2 -410T>G and NQO1 609C>T genes did not reveal any statistically significant difference in genotype and allele frequencies among women within the two groups. The frequency of the 215G (72Arg) allele and 215GG (72Arg/Arg) genotype of the TP53 gene was significantly higher in the case group than in the control group (OR = 1.74, 95 % CI = 1.10–2.73; p = 0.02 and OR = 1.97, 95 % CI = 1.13–3.46; p = 0.04, respectively). MDR analysis showed the significance of intergenic interactions of the three studied loci TP53 (rs1042522) – MDM2 (rs2279744) – NQO1 (rs1800566) for the formation of a high HPV load (OR = 3.05, 95 % CI = 1.73–5.46; p = 0.0001).
Key words: polymorphism; human papillomavirus; viral load; TP53; MDM2; NQO1.
For citation: AlBosaleA.H., Mashkina E.V. Association between ТР53, MDM2 and NQO1 gene polymorphisms and viral load among women with human papillomavirus. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2022;26(1):59-64. DOI 10.18699/VJGB-22-09

Abstract. Cardiovascular diseases (CVDs), the leading cause of death worldwide, generally refer to a range of pathological conditions with the involvement of the heart and the blood vessels. A sizable fraction of the susceptibility loci is known, but the underlying mechanisms have been established only for a small proportion. Therefore, there is an increasing need to explore the functional relevance of trait-associated variants and, moreover, to search for novel risk genetic variation. We have reported the bioinformatic approach allowing effective identification of functional non-coding variants by integrated analysis of genome-wide data. Here, the analysis of 1361 previously identified regulatory SNPs (rSNPs) was performed to provide new insights into cardiovascular risk. We found 773,471 coding co-segregating markers for input rSNPs using the 1000 Genomes Project. The intersection of GWAS-derived SNPs with a relevance to cardiovascular traits with these markers was analyzed within a window of 10 Kbp. The effects on the transcription factor (TF) binding sites were explored by DeFine models. Functional pathway enrichment and protein–protein interaction (PPI) network analyses were performed on the targets and the extended genes by STRING and DAVID. Eighteen rSNPs were functionally linked to cardiovascular risk. A significant impact on binding sites of thirteen TFs including those involved in blood cells formation, hematopoiesis, macrophage function, inflammation, and vasoconstriction was found in K562 cells. 21 rSNP gene targets and 5 partners predicted by PPI were enriched for spliceosome and endocytosis KEGG pathways, endosome sorting complex and mRNA splicing REACTOME pathways. Related Gene Ontology terms included mRNA splicing and processing, endosome transport and protein catabolic processes. Together, the findings provide further insight into the biological basis of CVDs and highlight the importance of the precise regulation of splicing and alternative splicing.
Key words: non-coding genetic variation; rSNPs; cardio-vascular disease risk; GWAS association; 1000 Genomes Project; gene expression regulation; transcription factor binding.
For citation: Bryzgalov L.O., Korbolina E.E., Damarov I.S., Merkulova T.I. The functional insight into the genetics of cardiovascular disease: results from the post-GWAS study. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2022;26(1):65-73. DOI 10.18699/VJGB-22-10

Аннотация. В статье рассматривается система зеленых микроводорослей рода Micractinium, построенная на основании морфологических, физиологических, экологических и молекулярно-генетических данных. Обсуждаются главные диагностические признаки видов, а также систематическое положение некоторых таксонов. Филогенетический анализ показал, что род Micractinium характеризуется достаточно высоким криптическим разнообразием. Используемые алгоритмы разграничения видов имели различные результаты по количеству выделенных кластеров потенциально видового уровня. Метод ABGD, основанный на дистанциях, является менее «чувствительным». Алгоритмы GMYC и PTP, анализирующие топологию филогенетического дерева, более реалистично отражают систематику рода Micractinium и служат эффективными вспомогательными инструментами для разграничения видов. Кластеризация, полученная двумя последними методами, хорошо согласуется с морфологическими (размеры и форма клеток, способность формировать колонии, продуцирование щетинок, тип хлоропласта), физиологическими (потребность в витаминах, реакция на воздействие высоких и низких температур), молекулярно-генетическими (наличие интронов и их длина, уровень генетических различий, наличие компенсаторных замен (СВС) или характерных особенностей вторичной структуры в ITS1 и ITS2) и экологическими признаками (среда обитания). Показана полифилетичность типового вида рода M. pusillum, а также M. belenophorum. Интрон был эффективен как вспомогательный инструмент для разграничения видов, однако результаты анализа интронов необходимо учитывать в совокупности с другими признаками. Применение СВС-подхода, базирующегося на поиске компенсаторных замен в консервативных регионах ITS2, было успешным только для отграничения криптических видов от «истинных» представителей M. pusillum. При разграничении видов эффективнее учитывать все СВС в ITS1 и ITS2 и анализировать характерные структурные различия (молекулярные подписи) во вторичной структуре внутренних транскрибируемых спейсеров. Анализ генетических дистанций нуклеотидных последовательностей 18S–ITS1–5.8S–ITS2 показал, что внутривидовые различия у представителей рода колебались в пределах 0−0.5 %, межвидовые – 0.6–4.7 %. Благодаря полифазному подходу удалось охарактеризовать 29 кластеров и филогенетических линий видового уровня в рамках рода Micractinium и выдвинуть предположения о видах внутри выделенных групп.
Ключевые слова: зеленые микроводоросли; ABGD; GMYC; PTP; морфология; экология; филогения; фрагмент 18S−ITS1−5.8S−ITS2.
Для цитирования: Кривина Е.С., Темралеева А.Д., Букин Ю.С. Разграничение видов и анализ криптического разнообразия микроводорослей рода Micractinium (Chlorophyta). Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(1):74-85. DOI 10.18699/VJGB-22-11

Аннотация. Впервые приводится оценка разнообразия фитобентосных сообществ на основе ДНК-метабаркодинга с использованием ампликонов фрагмента гена 18S рРНК и технологии Illumina MiSeq. Исследование проведено в связи с цветением нитчатых водорослей (преимущественно рода Spirogyra) и цианобактерий в прибрежной зоне озера Байкал в условиях изменения климата и антропогенного воздействия. С помощью ДНК-метабаркодинга определен видовой состав водорослей, а также таксономическое разнообразие ассоциированных с ними эукариот в разных районах Байкала (у острова Большой Ушканий, в заливе Лиственничный) и в р. Кая (в черте г. Иркутска), находящейся в одном водосборном бассейне с оз. Байкал. С помощью NGS (next generation sequencing) получено более 15 тыс. прочтений 18S рРНК маркера. Выявлены виды водорослей, доминирующие по количеству прочтений, а также трудно идентифицируемые таксоны Stramenopiles, Alveolata, Euglenozoa, Chromista, Rhizaria, Amoebozoa и др., играющие важную роль в функционировании и формировании структуры водорослевых сообществ. Охарактеризовано разнообразие грибов и грибоподобных организмов в изучаемых сообществах. Индекс Шеннона рассмотренных сообществ колеблется от 1.56 до 2.72. Показаны преимущества и слабые стороны использования ДНК-метабаркодинга на основе фрагмента гена 18S рРНК для изучения структуры сообществ водорослей. Метод позволяет более полно учесть разнообразие таксонов эукариот, трудно идентифицируемых по морфологии, без привлечения большого числа специалистов, что характеризует его преимущество. Недостатком метода являются искажения, возникающие при проведении ПЦР. Предложены пути решения для устранения этого недостатка. Результаты исследования показывают, что для анализа минорной компоненты сообщества эукариот в образцах (организмы с малой биомассой), состоящих из смеси многоклеточных и одноклеточных организмов, требуется глубина прочтения не менее чем 100000 последовательностей на пробу. В целом метод ДНК-метабаркодинга рекомендован для исследования структуры сообществ водорослей и ассоциированных с ними эукариот.
Ключевые слова: водорослевые сообщества; метабаркодинг; 18S рРНК; Illumina MiSeq; озеро Байкал; зеленые водоросли; Spirogyra.
Для цитирования: Букин Ю.С., Кравцова Л.С., Перетолчина Т.Е., Федотов А.П., Тупикин А.Е., Кабилов М.Р., Щербаков Д.Ю., Минчева Е.В. ДНК-метабаркодинг бентосных водорослей и ассоциированных с ними эукариот оз. Байкал в условиях быстрых экологических изменений. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022; 26(1):86-95. DOI 10.18699/VJGB-22-12

Аннотация. Одним из крупнейших достижений генетики ХХ в. стало открытие Д.К. Беляевым дестабилизирующего отбора при одомашнивании животных, который затрагивает регуляцию экспрессии генов, но не их структуру, и влияет на системы нейроэндокринного контроля онтогенеза при стрессовом воздействии окружающей среды. Среди экспериментов, результаты которых были обобщены этим открытием, были также наблюдения ускоренного угасания гормональной функции семенников и нарушения сезонности размножения одомашненных лисиц по сравнению с дикими сородичами. На сегодняшний день открытие Д.К. Беляева уже многократно подтверждено независимыми наблюдениями при одомашнивании, например, оленя, использовании крыс как лабораторных животных, восстановлении таких исчезающих видов, как лошадь Пржевальского, а также при создании резервной популяции дикуши, оказавшейся на грани исчезновения в естественных местах обитания. В результате сравнения геномов человека, ряда домашних животных и некоторых их диких сородичей был введен термин «синдром самодоместикации», в симптомы которого включены расстройства аутистического спектра. Ранее мы создали биоинформатическую модель синдрома самодоместикации человека с использованием дифференциально экспрессируемых генов (ДЭГ) домашних животных по сравнению с дикими сородичами, ортологичных генам преимущественно нервной системы человека, чьи изменения экспрессии могут влиять на репродуктивный потенциал, т.е. рост численности людей при отсутствии ограничений со стороны лимитирующих факторов. В настоящей работе мы применили эту модель к 68 генам человека, изменения экспрессии которых влияют на репродуктивное здоровье женщин и мужчин, и к 3080 ДЭГ животных. Обнаружено 16 и 4 ДЭГ домашних животных, изменения экспрессии которых являются сонаправленными изменениям экспрессии генов-ортологов человека, соответственно понижающим и повышающим его репродуктивный потенциал, тогда как у диких животных было 9 и 11 таких ДЭГ. Это различие было достоверно по критерию χ2 Пирсона (p < 0.05) и точному критерию Фишера (p < 0.05). Полученный результат обсуждается в связи с восстановлением видов животных, исчезающих под антропогенной нагрузкой. Ключевые слова: человек; репродуктивный потенциал; модель болезни человека с использованием животных; доместикация; RNA-Seq; ближайший общий предок.
Для цитирования: Пономаренко М.П., Чадаева И.В., Пономаренко П.М., Богомолов А.Г., Ощепков Д.Ю., Шарыпова Е.Б., Суслов В.В., Осадчук А.В., Осадчук Л.В., Матушкин Ю.Г. Биоинформатический поиск соответствия дифференциально экспрессируемых генов домашних и диких животных с ортологичными генами, изменяющими репродуктивный потенциал человека. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(1):96-108. DOI 10.18699/VJGB-22-13

Abstract. The Siberian wood frog Rana amurensis Boulenger, 1886 is the most hypoxia-tolerant amphibian. It can survive for several months in an almost complete absence of oxygen. Little is known about the mechanisms of this remarkable resilience, in part because studies of amphibian genomes are impeded by their large size. To make the Siberian wood frog more amenable for genetic analysis, we performed transcriptome sequencing and de novo assembly for the R. amurensis brain under hypoxia and normoxia, as well as for the normoxic heart. In order to build a de novo transcriptome assembly of R. amurensis, we utilized 125-bp paired-end reads obtained from the brain under normoxia and hypoxia conditions, and from the heart under normoxia. In the transcriptome assembled from about 100,000,000 reads, 81.5 % of transcripts were annotated as complete, 5.3 % as fragmented, and 13.2 % as missing. We detected 59,078 known transcripts that clustered into 22,251 genes; 11,482 of them were assigned to specific GO categories. Among them, we found 6696 genes involved in protein binding, 3531 genes involved in catalytic activity, and 576 genes associated with transporter activity. A search for genes encoding receptors of the most important neurotransmitters, which may participate in the response to hypoxia, resulted in a set of expressed receptors of dopamine, serotonin, GABA, glutamate, acetylcholine, and norepinephrine. Unexpectedly, no transcripts for histamine receptors were found. The data obtained in this study create a valuable resource for studying the mechanisms of hypoxia tolerance in the Siberian wood frog, as well as for amphibian studies in general.
Key words: Siberian wood frog; Rana amurensis; transcriptome; de novo assembly; neurotransmitters.
For citation: Smirnov D.N., Shekhovtsov S.V., Shipova A.A., Gazizova G.R., Shagimardanova E.I., Bulakhova N.A., Meshcheryakova E.N., Poluboyarova T.V., Khrameeva E.E., Peltek S.E., Berman D.I. De novo assembly and analysis of the transcriptome of the Siberian wood frog Rana amurensis. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2022;26(1):109-116. DOI 10.18699/VJGB-22-07