Аннотация. Высокомолекулярные глютенины играют важную роль в обеспечении хлебопекарных качеств зерна мягкой пшеницы Triticum aestivum L. Однако селекция мягкой пшеницы по данному признаку весьма трудоемка, поэтому большой интерес представляет генотипирование сортообразцов по аллельному составу генов высокомолекулярных глютенинов. Цель исследования состояла в определении состава субъединиц высокомолекулярных глютенинов на основе выявления аллельного состава генов Glu-1, а также в выявлении частоты встречаемости аллелей генов Glu-1 в сортообразцах мягкой пшеницы, находящихся в селекционной работе в Предуральской степной зоне (ПСЗ). Проанализированы 26 озимых и 22 яровых сортообразца мягкой пшеницы, находящихся в селекционной работе в ПСЗ, и 27 озимых и 20 яровых сортообразцов из коллекции ВИР. Анализ генотипов показал наличие 13 различных аллельных сочетаний генов Glu-A1, Glu-B1, Glu-D1 в сортообразцах ПСЗ и 19 сочетаний – в сортообразцах ВИР. Самым распространенным для яровых сортов и линий ПСЗ оказалось сочетание аллелей b b/al/с d (Ax2* Вх7+Ву8/8*/9 Dx5+Dy10), для озимых – a с d (Ax1 Вх7+Ву9 Dx5+Dy10). Среди яровых сортообразцов коллекции ВИР с равной частотой встречались генотипы b с a (Ax2* Вх7+Ву9 Dx2+Dy12) и b с d (Ax2* Вх7+Ву9 Dx5+Dy10); в группе озимых сортов ВИР преобладал генотип a b/al d (Ax1 Вх7+Ву8/8* Dx5+Dy10). Наиболее предпочтительное в целях хлебопечения сочетание аллелей выявлено у ярового сорта Екатерина и озимых сортов Тарасовская 97, Волжская С3, а также у линий к-58164, Л43510, Л43709, Л-67, Л-83, которые рекомендуются для дальнейших селекционных программ по улучшению и сохранению хлебопекарных качеств в условиях Предуральской степной зоны.
Ключевые слова: Triticum aestivum; генотипирование; хлебопекарные качества; высокомолекулярные глютенины; гены Glu-1.
Для цитирования: Галимова А.А., Кулуев А.Р., Исмагилов К.Р., Кулуев Б.Р. Генетический полиморфизм локусов высокомолекулярных субъединиц глютенина у сортообразцов мягкой пшеницы Предуральской степной зоны. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(4):297-305. DOI 10.18699/VJGB-23-36

Аннотация. Juniperus deltoides – это реликтовый вид третичного периода. Является типичным представителем средиземноморской группы секции Juniperus. Включен в Красные книги Республики Крым и города Севастополя. До недавнего времени считалось, что на территории Крыма произрастает популяция J. oxycedrus. Сейчас J. deltoides описывают как криптический вид, морфологически сложно отличимый от J. oxycedrus. В результате возникла необходимость проведения ряда детальных исследований по определению морфологических и филогенетических особенностей криптической популяции Крыма с целью установления ее принадлежности к одному из видов криптической пары. Исследования проходили в два этапа: на первом этапе определяли морфологические особенности вегетативных и генеративных органов и их отличие от J. oxycedrus, на втором – выполняли генетические исследования. Длина хвои крымской популяции составляет 12.94±0.19 мм, что соответствует восточноитальянской популяции J. deltoides. При этом ширина хвои равна 1.39±0.02 мм, что свойственно португальской популяции J. oxycedrus. Размеры шишкоягод составляют: d1 (условно высота) – 7.54±0.14 мм, d2 (условно ширина) – 9.11±0.09 мм, что больше соответствует J. deltoides. Форма шишкоягод варьирует весьма сильно. Встречаются особи с шишкоягодами, кроющие чешуи которых визуально не отличимы, их верхушки полностью срастаются. Подобное явление характерно для западносредиземноморских популяций J. oxycedrus. Морфологический анализ вегетативных и генеративных органов J. deltoides показал, что при сочетании двух этих признаков достоверно различить особи J. deltoides и J. oxycedrus не представляется возможным. Для генетического анализа использовали ядерные (внутренний транскрибируемый спейсер ITS) и хлоропластные (petN-psbM, trnS-trnG) некодирующие участки генома. Исследования показали, что ядерные участки генов обладают большей вариабельностью, чем хлоропластные. Последовательности, полученные в данной работе, образовали кладу с образцами J. deltoides 9430 и 9431 (BAYLU), произрастающими в Турции, что позволяет отнести изученные образцы к виду J. deltoides.
Ключевые слова: Juniperus deltoids; популяция; хвоя; шишкоягоды; криптический вид; филогенетический анализ; ядерные гены; хлоропластные гены.
Для цитирования: Лантушенко А.О., Коренькова О.О., Сыровец А.А., Мегер Я.В., Кореньков П.А., Шевчук О.М. Морфологические и филогенетические особенности крымской популяции Juniperus deltoides R.P. Adams. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(4):306-315. DOI 10.18699/VJGB-23-37

Аннотация. Виноград – одна из самых распространенных сельскохозяйственных культур в мире. В настоящее время наиболее точным методом для изучения генофонда растений считается анализ генотипов на уровне ДНК. Дикорастущие формы и древние сорта различных регионов виноградарства – актуальные объекты исследований в данной области. Целью работы было изучение популяции дикорастущего винограда, произрастающей на территории заповедника «Утриш» на Черноморском побережье Краснодарского края. Территория заповедника представляет интерес для подобного рода исследований, так как является местом древних поселений, а экологические условия пригодны для произрастания диких форм винограда. В процессе обследования территории обнаружено 24 образца дикорастущего винограда, которые были описаны по основным морфологическим характеристикам и проанализированы молекулярно-генетическим методом. Найденные формы генотипированы с помощью 15 ДНК-маркеров, в том числе девяти общепринятых для ДНК-паспортизации сортов винограда (VVS2, VVMD5, VVMD7, VVMD25, VVMD27, VVMD28, VVMD32, VrZAG62, VrZAG79) и маркера VVIb23, позволяющего определять обоеполые и двудомные формы. Статистическая обработка данных полиморфизма микросателлитных локусов выполнена в программе GenAlEx 6.5. Генетические взаимосвязи исследуемых форм винограда оценивали в программе PAST 2.17c. В результате обнаружено, что образцы характеризуются морфологическим и генетическим полиморфизмом. Количество идентифицированных аллелей в выборке варьировало от 5 до 18 и составило в среднем 8 аллелей на локус. Проведение статистической обработки данных ДНК-анализа позволило выявить две генетически различные популяции среди обнаруженных дикорастущих форм. Оценено генетическое сходство найденных форм с некоторыми аборигенными сортами географически близких регионов виноградарства, подвойными сортами и представителями Vitis sylvestris с других территорий. Одна из обнаруженных в заповеднике «Утриш» популяций близка к ряду генотипов V. sylvestris, ДНК-профили которых представлены в международной базе данных Vitis International Variety Catalogue.
Ключевые слова: дикорастущие формы винограда; Vitis sylvestris; ДНК-профилирование; генетический полиморфизм; SSR-локусы.
Для цитирования: Ильницкая Е.Т., Макаркина М.В., Горбунов И.В., Степанов И.В., Козина Т.Д., Кожевников Е.А., Котляр В.К. Генетическая структура популяции дикорастущих форм винограда заповедника «Утриш». Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(4):316-322. DOI 10.18699/VJGB-23-38

Аннотация. Тритикале (× Triticosecale Wittmack) представляет большой интерес как страховая культура, способная обеспечить стабильность валового сбора фуражного и продовольственного зерна с более низкими затратами. В Западной Сибири возделываются сорта только озимых тритикале, однако яровые тритикале являются значимыми для выращивания в регионах, не пригодных для озимых культур. Для создания яровых сортов с высокой урожайностью и хорошим качеством зерна необходимо изучение и обогащение генофонда, выделение доноров хозяйственно ценных признаков. Одним из возможных путей решения этой задачи может быть получение вторичных гексаплоидных тритикале с привлечением тетраплоидного дикорастущего вида пшеницы полба Triticum dicoccum (Schrank) Schuebl. Целью данной работы было создание и изучение гибридов полбы T. dicoccum (Schrank) Schuebl. с гексаплоидной тритикале с использованием геномной in situ гибридизации при окрашивании мейотических хромосом и анализ элементов продуктивности растений в F4–F8. По признакам продуктивности и натуры зерна в гибридной популяции F4 были отобраны растения ДТ4, ДТ5, ДТ6 и выявленные в их потомстве пребридинговые формы F6 – ДТ 4/168, ДТ 5/176 и ДТ 6/186. Потомства гибридов ДТ4 и ДТ5 и форм ДТ 4/168 и ДТ 5/176 имели повышенную натуру зерна (свыше 750 г/л), но невысокую продуктивность. Гибрид ДТ6 и полученная от него форма ДТ 6/186 отличались высокими показателями продуктивности зерна (785±41 и 822±74 г/м2 соответственно), но, как и отцовская форма тритикале УК 30/33, имели пониженную натуру зерна. У растений потомства F8 ДТ 6/186 в мейозе обнаружено 7 гомологичных пар хромосом ржи и от 27 до 30 хромосом пшеницы, что свидетельствует о наличии полного генома ржи и двух геномов пшеницы AABB. Хромосомы ржи демонстрировали стабильное формирование бивалентов в отличие от хромосом пшеницы, что вызвало анеуплоидию в популяциях растений. Таким образом, получены гексаплоидные формы ДТ 4/168 и ДТ 5/176 с хорошо выполненным гладким зерном и высокой натурой зерна, которые можно использовать в качестве источника этого признака для селекции тритикале пищевого направления. Форма ДТ 6/186 перспективна для дальнейшего селекционного процесса с целью получения высокоурожайных форм тритикале.
Ключевые слова: тритикале; Triticum dicoccum; отдаленные гибриды; геномная in situ гибридизация; признаки продуктивности; мейоз; пребридинговые формы.
Для цитирования: Силкова О.Г., Иванова Ю.Н., Стёпочкин П.И. Создание и изучение гибридов полба (Triticum dicoccum)×тритикале. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(4):323-332. DOI 10.18699/VJGB-23-39

Abstract. In animals, obesity caused by consumption of a sweet-fat diet (SFD) is the most adequate mouse model of human diet-induced obesity. Fibroblast growth factor 21 (FGF21) reduces body weight, beneficially affects taste preferences, and corrects glucose metabolism in obese mice. Sex is known to influence FGF21 effects in different models of diet-induced and hereditary obesity. In mice with SFD-induced obesity, the effects of FGF21 have been studied only in males. The aim of this study was to compare the effects of FGF21 on body weight, food preferences and glucose and lipid metabolism in C57Bl/6J male and female mice with SFD-induced obesity. Mice were fed with a diet consisting of standard chow, lard and cookies for 10 weeks, then they were injected with FGF21 (1 mg per 1 kg) or vehicle for 7 days. Body weight, weights of different types of food, blood parameters, glucose tolerance, gene and protein expression in the liver, gene expression in the white, brown adipose tissues, and the hypothalamus were assessed. FGF21 administration reduced body weight, did not alter total energy consumption, and activated orexigenic pathways of hypothalamus in mice of both sexes. However, sex dimorphism was found in the realization of the orexigenic FGF21 action at the transcriptional level in the hypothalamus. Metabolic effects of FGF21 were also sex-specific. Only in males, FGF21 exerted beneficial antidiabetic action: it reduced fatty acid and leptin plasma levels, improved glucose-tolerance, and upregulated hepatic expression of Ppargc1, Fasn, Accα, involved in lipid turnover, gene Insr and protein glucokinase, involved in insulin action. Only in obese females, FGF21 induced preference of standard diet to sweet food. Thus, in mouse model of obesity induced by consumption of a sweet-fat diet, the catabolic effect of FGF21 was not sex-specific and hormonal, transcriptional and behavioral effects of FGF21 were sex-specific. These data suggest elaboration of different approaches to use FGF21 analogs for correction of metabolic consequences of obesity in different sexes.
Key words: FGF21; obesity; sex differences; liver; adipose tissue; hypothalamus; food intake; gene expression.
For citation: Bazhan N.М., Jakovleva T.V., Kazantseva A.Yu., Kostina N.E., Orlov P.E., Balybina N.Yu., Baranov K.О., Makarova E.N. Studying sex differences in responses to fibroblast growth factor 21 administration in obese mice consuming a sweet-fat diet. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2023;27(4):333-341. DOI 10.18699/VJGB-23-40

Аннотация. Болезнь Альцгеймера – это наиболее распространенная форма деменции, вызывающая прогрессирующую утрату когнитивных способностей и поражающая миллионы людей во всем мире. Несмотря на интенсивную работу множества исследовательских групп, механизмы, лежащие в основе развития болезни Альцгеймера, до сих пор не выяснены. В последнее время все больше усилий направлено на изучение механизмов, приводящих к формированию внутриклеточных нейрофибриллярных клубков, состоящих из гиперфосфорилированного Tau-белка, ассоциированного с микротрубочками. Патологическая агрегация Tauбелка, как известно, приводит к развитию нейродегенерации, связанной с нарушением нейрогенеза и апоптоза. В данном исследовании мы рассмотрели эффекты центрального введения агрегирующего Tau-белка человека на паттерны экспрессии генов Bdnf, Ntrk2, Ngfr, Mapt, Bax и Bcl-2 в мозге мышей линии C57Bl/6J. Обнаружено, что через пять дней после введения Tau-белка человека в левый боковой желудочек мозга мыши происходят существенные изменения в паттернах экспрессии генов, принимающих участие в регуляции апоптоза и нейрогенеза. Так, было показано значительное снижение уровня мРНК гена Bdnf, кодирующего важнейший нейротрофический фактор мозга (brain-derived neurotrophic factor), во фронтальной коре мозга мышей экспериментальной группы, что может играть важную роль в нейродегенерации, вызываемой патологической агрегацией Tau-белка. В то же время центральное введение Tau-белка человека не повлияло на экспрессию генов Ntrk2, Ngfr, Mapt, Bax и Bcl-2 во фронтальной коре и гиппокампе мышей. При этом в мозжечке было обнаружено существенное снижение экспрессии гена Mapt, кодирующего эндогенный Tau-белок мыши. Однако изменений в уровне белка и фосфорилировании эндогенного Tau-белка в исследованных структурах мозга не выявлено. Таким образом, центральное введение агрегирующего Tau-белка человека приводит к снижению экспрессии гена Bdnf во фронтальной коре и гена эндогенного Tau-белка (Mapt) в мозжечке мышей линии С57Bl/6J.
Ключевые слова: болезнь Альцгеймера; Tau-белок; Bdnf; нейрогенез; апоптоз; мыши.
Для цитирования: Орешко А.С., Родный А.Я., Базовкина Д.В., Науменко В.С. Эффекты центрального введения Tau-белка человека на экспрессию генов Bdnf, Trkb, p75, Mapt, Bax и Bcl-2 в мозге мышей. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(4):342-348. DOI 10.18699/VJGB-23-41

Abstract. DNA repeat composition of low coverage (0.1–0.5) genomic libraries of four amphipods species endemic to Lake Baikal (East Siberia) and four endemic gastropod species of the fam. Baicaliidae have been compared to each other. In order to do so, a neighbor joining tree was inferred for each quartet of species (amphipods and mollusks) based on the ratio of repeat classes shared in each pair of species. The topology of this tree was compared to the phylogenies inferred for the same species from the concatenated protein-coding mitochondrial nucleotide sequences. In all species analyzed, the fraction of DNA repeats involved circa half of the genome. In relatively more ancient amphipods (most recent common ancestor, MRCA, existed approximately sixty millions years ago), the most abundant were species-specific repeats, while in much younger Baicaliidae (MRCA equal to ca. three millions years) most of the DNA repeats were shared among all four species. If the presence/absence of a repeat is regarded as a separate independent trait, and the ratio of shared to total numbers of repeats in a species pair is used as the measure of distance, the topology of the NJ tree is the same as the quartet phylogeny inferred for the mitogenomes protein coding nucleotide sequences. Meanwhile, in each group of species, a substantial number of repeats were detected pointing to the possibility of non-neutral evolution or a horizontal transfer between species occupying the same biotope. These repeats were shared by non-sister groups while being absent in the sister genomes. On the other hand, in such cases some traits of ecological significance were also shared.
Key words: DNA repeats; Lake Baikal; phylogeny; Baicaliidae; amphipods; evolution of repeats; repeatome.
For citation: Wang Yuxiang, Peretolchina T.E., Romanova E.V., Sherbakov D.Y. Comparison of the evolutionary patterns of DNA repeats in ancient and young invertebrate species flocks of Lake Baikal. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2023;27(4):349-356. DOI 10.18699/VJGB-23-42

Аннотация. Для выявления систем организма, подверженных эпигенетической трансформации при оплодотворении in vitro (IVF), были выполнены сравнительные морфофункциональные исследования половозрелых потомков мышей аутбредной линии CD1, свободных от патогенов (SPF-статус), полученных путем IVF (опыт) и при естественном зачатии (контроль). Исследования включали в себя оценку возрастной динамики массы и композиций тела, потребления и расходования энергии, а также глюкозный гомеостаз. Для нивелирования эффектов, обусловленных разным числом новорожденных в контроле и в опыте, у контрольных самок сокращали вдвое размеры выкармливаемых пометов. Самцы, полученные с использованием процедуры IVF, превосходили по массе тела контрольных самцов во всех возрастных группах. Как показал дисперсионный анализ с факторами «опыт/контроль», «пол», «возраст» (7, 10 и 20 недель), процедура IVF статистически значимо и однонаправленно влияла на композиционный состав тела. При этом IVF потомки превосходили контрольных особей по относительному содержанию жира, но проигрывали им по значениям тощей массы. Эффект взаимодействия факторов был статистически не значимым. У IVF потомков обоего пола были отмечены большие значения отношений жира к тощей массе (FLR). Поскольку жировая ткань вносит значительно меньший вклад в общее потребление энергии по сравнению с мышцами – основным компонентом тощей массы, то неудивительно, что при одинаковом уровне двигательной активности IVF потомки потребляли меньше корма, чем контрольные животные. При пересчете на один грамм массы тела эта разница достигала 19 %. Одним из следствий пониженной утилизации энергетических субстратов IVF потомками является снижение их толерантности к нагрузке глюкозой. Интегральным критерием эффективности восстановления исходного уровня глюкозы служит площадь под кривой (AUC), величина которой была в 2.5 раза (самцы) и 3.2 раза (самки) выше у IVF потомков по сравнению с соответствующим контролем. Таким образом, совокупность собственных и литературных данных показывает увеличение риска метаболических нарушений у IVF потомков, что подтверждают эпидемиологические исследования сравнительно молодой когорты людей, рожденных с применением вспомогательных репродуктивных технологий.
Ключевые слова: фертилизация in vitro; половозрелые потомки; эпигенетическая трансформация; композиция тела; потребление корма; глюкозотолерантность.
Для цитирования: Анисимова М.В., Гон Л., Концевая Г.В., Ромащенко А.В., Хоцкин Н.В., Станова А.К., Герлинская Л.А., Мошкин М.П. Композиция тела как индикатор метаболических изменений у мышей, полученных путем оплодотворения in vitro. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(4):357-365. DOI 10.18699/VJGB-23-43

Аннотация. Медоносная пчела Apis mellifera является довольно сложным объектом для селекции в силу особенностей ее биологии. Селекционные мероприятия в пчеловодстве нацелены на получение семей пчел с высокими показателями хозяйственно полезных признаков, таких как продуктивность, устойчивость к низким температурам и заболеваниям, гигиеническое поведение, яйценоскость матки и др. На примере двух пасек, специализирующихся на разведении A. m. mellifera и A. m. carnica, рассмотрено применение генетических методов в селекции медоносной пчелы. Первым этапом работы было установление подвидовой принадлежности на основе оценки полиморфизма межгенного локуса мтДНК tRNAleu-COII и микросателлитных локусов ядерной ДНК Ap243, 4a110, А24, A8, A43, A113, A88, Ap049 и A28. Подтверждено, что исследуемые семьи соответствуют заявленным подвидам. На пасеке с A. m. mellifera выявлены гибридные семьи. Метод, основанный на анализе полиморфизма локуса tRNAleu-COII (или COI-COII) и микросателлитных локусов ядерной ДНК, был разработан для идентификации темной лесной пчелы A. m. mellifera и не позволяет дифференцировать представителей эволюционных ветвей С (A. m. carnica и A. m. ligustica) и О (A. m. caucasica). На втором этапе оценивалось аллельное разнообразие гена csd. На пасеке, содержащей семьи A. m. mellifera (N = 15), выявлено 20 аллелей csd, на пасеке, содержащей семьи A. m. carnica (N = 44), – 41 аллель. Шесть аллелей были общими для двух пасек. ДНК-диагностика заболеваний пчелы показала, что исследуемые семьи являются здоровыми. По результатам исследований разработана схема получения первичного материала для селекции медоносной пчелы, на который впоследствии может быть наложен отбор по хозяйственно полезным признакам. Кроме того, ежегодная оценка аллельного разнообразия гена csd позволит пролить свет на частоту формирования новых аллельных вариантов и другие вопросы, связанные с эволюцией этого гена.
Ключевые слова: медоносная пчела; Apis mellifera; локус tRNAleu-COII; микросателлиты; ген csd; болезни пчел.
Для цитирования: Каскинова М.Д., Салихова А.М., Гайфуллина Л.Р., Салтыкова Е.С. Генетические методы в селекции медоносной пчелы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(4):366-372. DOI 10.18699/VJGB-23-44

Аннотация. Результаты исследований в области четвертичной геологии, археологии, палеоантропологии и генетики человека показывают, что предки американских индейцев прибыли в средние широты Северной Америки главным образом по тихоокеанскому побережью. Но до этого они населяли Арктику и во время последнего ледникового максимума укрывались в рефугиуме на территории Берингии, соединявшей Евразию и Северную Америку. Генофонд американских индейцев представлен уникальными гаплогруппами митохондриальной ДНК и Y-хромосомы, эволюционный возраст которых составляет от 13 до 22 тыс. лет. Результаты анализа палеогеномных данных также свидетельствуют о том, что во время последнего ледникового максимума на территории Берингии сохранялись группы населения, возникшие в результате взаимодействия древнейшего верхнепалеолитического населения Северной Евразии и пришлых групп населения из Восточной Азии. Примерно 20 тыс. лет назад началось формирование популяций Берингии, а время их существования в относительной изоляции оценивается примерно в 5 тыс. лет. Таким образом, период адаптации берингийцев к условиям Арктики мог занять несколько тысячелетий. Адаптация предков америндов к высоким широтам и холодному климату подтверждается геномными данными, показавшими, что адаптивные генетические варианты у американских индейцев ассоциируются с различными метаболическими путями: процессами продукции меланина в коже, волосах и глазах, функционированием сердечно-сосудистой системы, энергетическим обменом и особенностями иммунного ответа. Между тем анализ существующих гипотез об отборе некоторых генетических вариантов у берингийских предков америндов в связи с адаптацией к условиям Арктики (например, в генах FADS, ACTN3, EDAR) демонстрирует неоднозначность результатов проверки, что может быть связано с утратой некоторых следов «берингийской» адаптации в генофондах современных американских индейцев. Наиболее оптимальной стратегией дальнейших исследований представляется поиск адаптивных вариантов с помощью анализа палеогеномных данных с территории Берингии, однако таких генетических данных пока очень мало.
Ключевые слова: геномика; палеогеномика; митохондриальная ДНК; Y-хромосома; адаптация; Берингия; заселение Америки.
Для цитирования: Малярчук Б.А. Роль Берингии в адаптации человека к условиям Арктики по результатам геномных исследований современного и древнего населения. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023; 27(4):373-382. DOI 10.18699/VJGB-23-45

Аннотация. Остеопетроз («мраморная кость», МКБ-10-78.2) включает группу наследственных нарушений костной системы, отличающихся клинической вариабельностью и генетической гетерогенностью. Название «остеопетроз» происходит от греческих слов: ỏστέον (остео) – кость, πέτρα (петросис) – камень, что характеризует основной признак заболевания – повышенную плотность костей, обусловленную нарушениями равновесия формирования и ремоделирования кости, приводящими к структурным изменениям в костной ткани, предрасположенности к переломам, деформациям скелета. Эти дефекты, в свою очередь, влияют на другие важные органы и ткани, особенно на костный мозг и нервную систему. Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному, аутосомно-доминантному типам, встречаются Х-сцепленные формы заболевания, а также спорадические случаи. Частота аутосомно-доминантного остеопетроза составляет 1 на 20 тыс., а аутосомно-рецессивного – 1 на 250 тыс. новорожденных. На сегодняшний день описано 23 гена, структурные изменения в которых приводят к развитию остеопетроза. Клинические симптомы при остеопетрозных состояниях сильно различаются по проявлению и степени тяжести. Наиболее легкие скелетные нарушения наблюдаются во взрослом возрасте и встречаются при аутосомно-доминантной форме остеопетроза. Тяжелые формы, характеризующиеся переломами, умственной отсталостью, поражениями кожи, нарушениями иммунной системы, ацидозом почечных канальцев, наблюдаются при аутосомно-рецессивном типе остеопетроза, проявляющемся в раннем детском возрасте. Диагноз «остеопетроз» ставится на основании клинической и рентгенологической оценки, подтвержденной биопсией костей и генетическим тестированием. Для аутосомно-рецессивных форм остеопетроза важны ранняя диагностика и лечение заболевания с целью установления гематологических нарушений, а также для предотвращения прогрессирования заболевания до возникновения необратимых неврологических последствий. Большинство пациентов умирают в течение первого десятилетия из-за вторичных инфекций и/или кровотечений, а также угнетения функции костного мозга. В настоящей работе представлен обзор современного состояния изучения остеопетроза, клиникогенетических аспектов, молекулярного патогенеза заболевания.
Ключевые слова: остеопетроз; классификация; соединительная ткань.
Для цитирования: Надыршина Д.Д., Хусаинова Р.И. Клинико-генетические аспекты и молекулярный патогенез остеопетроза. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(4):383-392. DOI 10.18699/VJGB-23-46

Аннотация. Астма – хроническое гетерогенное и часто трудно поддающееся лечению состояние, приводящее к несоразмерным расходам системы здравоохранения. Дети с тяжелой астмой подвержены повышенному риску неблагоприятных исходов, включая побочные эффекты, связанные с приемом лекарств, угрожающие жизни обострения и ухудшение качества жизни. Важным терапевтическим акцентом является достижение контроля над заболеванием, что подразумевает персонифицированный подход к лечению при любой степени тяжести астмы. Астма относится к мультифакториальным заболеваниям, имеющим значимую генетическую детерминанту, однако наследование астмы на сегодняшний день полностью не объяснено. В развитии разных форм заболевания особую роль играют полиморфные гены медиаторов воспаления, в том числе цитокинов. В настоящем исследовании впервые получены масштабные данные о распределении генотипов генов цитокинов (IL2, IL4, IL5, IL6, IL10, IL12, IL13, IL17A, IL31, IL33, IFNG, TNFA) среди больных астмой русских детей Красноярского края. Генотипирование осуществлено с использованием метода полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (ПЦР-РВ). В ходе исследования нами выявлены маркеры, предрасполагающие к развитию различных вариантов течения астмы у детей: генотип CT и аллель Т rs2243250 IL4 ассоциированы с развитием астмы (p < 0.05), особенно при легкой форме и контролируемом течении. Генотип ТT и аллель Т rs1800925 IL13 ассоциированы с астмой, в том числе тяжелой степени, и с неконтролируемой формой (p < 0.05). Установлено, что генотипы АА IL17A rs2275913, ТТ IFNG rs2069705 и аллельный вариант А TNFA rs1800629 ассоциированы с легкой степенью астмы, генотип ТТ IFNG rs2069705 ассоциирован также с контролируемой формой. Полученные результаты дополнят данные о характеристике распределения полиморфных вариантов генов цитокинов в русской популяции и у больных астмой с различным течением заболевания, что можно будет использовать для формирования планов органов практического здравоохранения в отношении профилактики развития тяжелой неконтролируемой астмы и в целях оптимизации персонифицированной терапии. Ключевые слова: бронхиальная астма; цитокин; полиморфизм генов; дети; степень тяжести астмы; уровень контроля.
Для цитирования: Смольникова М.В., Каспаров Э.В., Малинчик М.А., Копылова К.В. Генетические маркеры бронхиальной астмы у детей: предрасположенность к вариантам течения заболевания. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(4):393-400. DOI 10.18699/VJGB-23-47

Аннотация. Раскрытие молекулярных механизмов развития первичного остеопороза имеет фундаментальное значение как с точки зрения понимания патогенеза заболеваний опорно-двигательного аппарата в целом, так и для выявления ключевых звеньев генетической и эпигенетической регуляции экспрессии генов ремоделирования костной ткани. Количество обнаруженных молекулярно-генетических маркеров остеопороза продолжает расти, однако существует очевидная необходимость описания их функциональных взаимодействий. Установлено, что такие взаимодействия сопряжены с контролем экспрессии ряда факторов транскрипции и дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток по пути остеобластогенеза и адипогенеза, а моноцитарных предшественников – по пути остеокластогенеза. Кроме того, результаты эпигенетических исследований значительно расширили понимание роли посттрансляционных модификаций гистонов, ДНК-метилирования и РНК-интерференции как в молекулярном патогенезе первичного остеопороза, так и в регуляции развития костной ткани. Несмотря на это, знания не систематизированы и нуждаются в обобщении данных исследований роли эпигенетических модификаторов в развитии первичного остеопороза, и, что не менее важно, в описании влияния каждого известного эпигенетического механизма на отдельные молекулярные звенья процесса формирования и резорбции костной ткани в течение онтогенеза человека, в том числе у лиц пожилого возраста. Понимание того, какие молекулярно-генетические механизмы и регуляторные системы вовлечены в развитие данной нозологии, представляет потенциальный интерес для создания таргетной терапии, поскольку уже сейчас рассматривается вопрос о возможности применения микроРНК для узконаправленной регуляции генов. Кроме того, систематизация этих данных важна для изучения разницы массивов эпигенетических маркеров, в зависимости от расовой и этнической принадлежности. В представленной обзорной статье проанализированы соответствующие систематические обзоры и оригинальные статьи, собрана и классифицирована информация о современных достижениях в области изучения эпигенетических механизмов и их аберраций при первичном остеопорозе, а также рассмотрены результаты исследований эпигенетических механизмов на отдельных функциональных звеньях ремоделирования костной ткани.
Ключевые слова: остеопороз; метилирование; микроРНК; ацетилирование.
Для цитирования: Ялаев Б.И., Хусаинова Р.И. Эпигенетическая регуляция ремоделирования костной ткани и ее роль в патогенезе первичного остеопороза. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(4):401-410. DOI 10.18699/VJGB-23-48

Аннотация. Засушливые местообитания привлекают все больше внимания с точки зрения исследования биоразнообразия и обнаружения новых видов бактерий. Они являются одними из целевых экосистем для выделения новых штаммов актинобактерий, которые с большой вероятностью могут продуцировать новые метаболиты. В настоящей работе представлены результаты по выделению актинобактерий из почв сухостепной зоны Селенгинского среднегорья, их таксономическому разнообразию и эколого-трофическим свойствам. Численность бактерий на крахмало-аммиачной среде колебалась от 6.6×105 до 7.1×106 КОЕ/г. Максимальные значения численности были отмечены в подповерхностных и срединных горизонтах исследуемых почв. Получено 28 штаммов грамположительных бактерий, представленных тонким разветвленным мицелием, кокковидными и палочковидными формами. По результатам анализа последовательностей гена 16S рРНК выделенные культуры были отнесены к родам Streptomyces, Arthrobacter, Glycomyces, Kocuria, Microbacterium, Micromonospora, Nocardioides, Pseudarthrobacter и Rhodococcus филума Actinomycetota. Один изолят, показавший низкое сходство последовательности гена 16S рРНК с ранее выделенными и достоверно описанными видами, представлял собой новый вид рода Glycomyces. Все исследуемые штаммы мезофильны, предпочитают нейтральные или слабощелочные условия, имеют границы роста в диапазоне температур от 5 до 45 °С и значений рН от 6 до 9. Оптимальная концентрация NaCl для роста культур составляла от 0 до 1 %. Исследуемые штаммы были способны утилизировать в качестве источника углерода достаточно широкий спектр моно- и дисахаридов, многоатомных спиртов. В качестве источника азота выделенные культуры использовали как органические (белки и аминокислоты), так и неорганические (соли аммония и нитраты) соединения. Исследование наличия внеклеточных ферментов показало, что все культуры могли продуцировать каталазу и амилазу, 78.6 % от общего количества изолятов продуцировали протеазу и липазу, 53.6 % – целлюлазу, 28.6 % – уреазу. Полученные данные расширяют знания о разнообразии микробных сообществ почв Селенгинского среднегорья и подтверждают, что данные почвы представляют интерес с точки зрения поиска новых видов актинобактерий.
Ключевые слова: каштановые почвы; Селенгинское среднегорье; актинобактерии; 16S рРНК; эколого-трофические свойства бактерий.
Для цитирования: Никитина Е.П., Буянтуева Л.Б., Абидуева Е.Ю., Сун Ч.-Х. Таксономическая и экофизиологическая характеристика актинобактерий почв сухостепной зоны Селенгинского среднегорья (Западное Забайкалье). Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(4):411-420. DOI 10.18699/VJGB-23-49

Abstract. The milk-clotting enzyme chymosin is a member of the group of aspartate proteinases. Chymosin is the main component of rennet traditionally obtained from the stomachs of dairy calves and widely used to coagulate milk in the production of various types of cheese. Another source of chymosin, which does not require the killing of animals, is based on recombinant DNA technology. Recombinant alpaca chymosin has a number of valuable technological properties that make it attractive for use in cheese-making as an alternative to recombinant bovine chymosin. The purpose of this work is to study the effect of coexpression of thioredoxin and prochymosin on the refolding of the recombinant zymogen and the activity of alpaca chymosin. To achieve this goal, on the basis of the pET32a plasmid, an expression vector was constructed containing the thioredoxin A gene fused to the N-terminal sequence of the marker enzyme zymogen, alpaca prochymosin. Using the constructed vector, pET-TrxProChn, a strain-producer of the recombinant chimeric protein thioredoxin-prochymosin was obtained. The choice of prochymosin as a model protein is due to the ability of autocatalytic activation of this zymogen, in which the pro-fragment is removed, together with the thioredoxin sequence attached to it, with the formation of active chymosin. It is shown that Escherichia coli strain BL21 transformed with the pET-TrxProChn plasmid provides an efficient synthesis of the thioredoxin-prochymosin chimeric molecule. However, the chimeric protein accumulates in inclusion bodies in an insoluble form. Therefore, a renaturation procedure was used to obtain the active target enzyme. Fusion of thioredoxin capable of disulfide-reductase activity to the N-terminal sequence of prochymosin provides optimal conditions for zymogen refolding and increases the yield of recombinant alpaca chymosin immediately after activation and during long-term storage by 13 and 15 %, respectively. The inclusion of thioredoxin in the composition of the chimeric protein, apparently, contributes to the process of correct reduction of disulfide bonds in the prochymosin molecule, which is reflected in the dynamics of the increase in the milk-clotting activity of alpaca chymosin during long-term storage.
Key words: thioredoxin (Trx); recombinant chymosin (rChn); inclusion bodies; milk-clotting activity; renaturation.
For citation: Belenkaya S.V., Shcherbakov D.N., Chapoval A.I., Esina T.I., Elchaninov V.V. The effect of thioredoxin and prochymosin coexpression on the refolding of recombinant alpaca chymosin. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2023;27(4):421-427. DOI 10.18699/VJGB-23-50