Том 60, № 9 (2024)

В рамках краткого комментария обсуждается проблема непредсказуемых (“эмерджентных”) свойств сложных биологических систем, возникающих в результате взаимодействий между их отдельными компонентами. Обращается внимание на принципиальную невозможность определения статуса клетки в составе организма на основании данных, полученных после ее отделения от многоклеточной системы. Кратко рассматриваются современное состояние исследований истории появления многоклеточности и той сложности, которую ее появление внесло в обсуждение эволюции жизни на Земле. Предлагается обобщение имеющихся данных в форме аксиомы, утверждающей, что в многоклеточных организмах на каждом уровне организации возникают свойства, непредсказуемые на основании свойств отдельных модулей и клеток. Нельзя из свойств отдельных составляющих клеток вывести их свойства в организме.

В связи с требованиями международных и национальных организаций к соблюдению принципов гуманизации экспериментов с использованием животных проводится поиск и апробация альтернативных тест-систем для замены животных в эколого-токсикологических и генотоксикологических исследованиях. Одной из таких альтернатив может быть нематода Caenorhabditis elegans, которая обладает системой биотрансформации химических соединений, аналогичной системе млекопитающих. Проведено изучение генотоксичности пестицида параквата и антибактериального средства фурацилина на C. elegans методом горизонтального гель-электрофореза тотальной ДНК с целью оценки ее целостности. Показано, что паракват в концентрациях 0,01 моль/л и фурацилин в концентрациях 0,0001 и 0,00025 моль/л индуцировали разрывы ДНК в клетках нематоды. Антиоксидант N-ацетилцистеин в концентрации 0,01 моль/л снижал генотоксичность обоих соединений.

Хрящевая ткань у млекопитающих обладает низким потенциалом к восстановлению, как правило, место дефекта замещается соединительной тканью. Мышь Acomys cahirinus является одной из сравнительно новых моделей для изучения процессов регенерации тканей, в том числе эластического хряща ушной раковины. Для изучения молекулярно-генетических механизмов, ответственных за эти процессы, и получения базового представления о клеточном и тканевом составе интактной ушной раковины нами был выбран метод секвенирования РНК единичных клеток (scRNA-seq). Данный метод позволяет не просто количественно определить уровень экспрессии генов в образце в целом, но и смоделировать кластеризацию клеток в зависимости от профилей экспрессии, оценив тем самым гетерогенность образца с точки зрения присутствия в нем конкретных клеточных популяций. Подобная аннотация клеточных типов, особенно в случае немодельных организмов, нуждается в поддержке со стороны классических морфологических исследований, позволяющих более детально идентифицировать клеточные популяции, например разделять кластеры клеток, сгруппированные по статистическому принципу (на основании схожих профилей экспрессии группы генов), на более мелкие субпопуляции. Цель работы – проведение аннотации всех клеточных типов интактной ушной раковины Acomys cahirinus, используя комбинацию транскриптомного подхода и классических методов гистологии. В результате исследования, основываясь на известных маркерных генах, а также сопоставляя генетические и морфологические данные, были проаннотированы 24 клеточных кластера.

Аскомицетный гриб Pyrenophora tritici-repentis является возбудителем желтой пятнистости листьев пшеницы. Среди некротрофных эффекторов, которые продуцирует гриб, наиболее изучен некроз-индуцирующий белковый токсин Ptr ToxА, кодируемый геном ToxА. Ранее нами были выявлены десять штаммов P. tritici-repentis из Казахстана и России с геном ToxA, амплифицированный фрагмент которого со специфичными для ToxА праймерами оказался большего размера, чем ожидалось. Секвенирование последовательности этого фрагмента у трех штаммов гриба выявило присутствие инсерционного элемента PtrHp2 размером 170 пн, локализованного в экзоне 2 гена ToxА. Последовательность PtrHp2 включает три пары взаимно комплементарных участков длиной 16, 8 и 6 пн, формирующих вторичную структуру типа «шпильки». Установлена неспособность штаммов P. tritici-repentis, обладающих инсерцией в гене ToxA, вызывать некроз на листьях сорта Glenlea, дифференцирующего наличие Ptr ToxA в штаммах патогена, что свидетельствует о нарушении экспрессии мутантного гена ToxA. Тем не менее мутантный ген ToxA, содержащий PtrHp2, сохраняется в 45% конидиального потомства гриба. Гомологичные инсерционному элементу PtrHp2 последовательности встречаются в некодирующих частях гена ToxB и его гомологов у штаммов P. tritici-repentis, а также в геномах грибов других видов, что свидетельствует о его транспозонной природе.

Желто-оранжевая окраска зерна кукурузы Zea mays L. определяется присутствием каротиноидов, первым ферментом пути биосинтеза которых является фитоинсинтаза PSY. В данной работе проведен анализ аллельных вариантов гена ZmPSY1 у образцов желтозерных и белозерных инбредных линий кукурузы отечественной селекции. У четырех линий с разной окраской зерна амплифицированы и секвенированы полноразмерные кДНК ZmPSY1 и охарактеризована их вариабельность. В последовательности кДНК ZmPSY1 белозерных линий обнаружено четыре несинонимичных однонуклеотидных полиморфизма (SNP), которые приводят к замещениям остатков четырех аминокислот (L47I, W52S, E53D и A54V) в N-концевом транзитном пептиде, ответственном за пластидную локализацию фермента. Разработана система праймеров для ПЦР-идентификации типа аллеля ZmPSY1 у образцов кукурузы. Тестирование праймеров на 44-х линиях кукурузы показало присутствие аллеля ZmPSY1 дикого типа и отсутствие мутантного аллеля в геноме всех анализируемых 22 желтозерных линий; также выявили, что мутантный аллель ZmPSY1 встречается с частотой 41%. Использование разработанной системы праймеров может иметь перспективы в селекции кукурузы с измененным содержанием каротиноидов в эндосперме зерна.

Получены первые сведения о гаплотипическом разнообразии в природных популяциях беляночки L. morsei на северо-востоке Русской равнины и в северных областях Урала, где проходит северо-западная граница распространения вида. Было выявлено шесть гаплотипов, из них пять обнаружены только в изучаемом регионе. Сравнительный анализ гаплотипического разнообразия в разных частях видового ареала и географическое распределение гаплотипов позволили сделать предварительный вывод о том, что популяционные группировки L. morsei на северо-западе ареала имеют большее генетическое сходство с азиатскими популяциями, чем с изолированными центральноевропейскими. Расселение данного вида на север Русской равнины и Урала в послеледниковую эпоху, очевидно, происходило по югу Западно-Сибирской равнины через Южное Зауралье.

Сахарный диабет 2-го типа (СД2) – это заболевание, характеризующееся повышенным содержанием глюкозы в крови, формирующееся в результате нарушения механизмов связывания инсулина с клетками. Использовали образцы ДНК больных (N = 535) и здоровых (N = 475) индивидов. Нами выявлена ассоциация с риском развития СД2-локусов генов днРНК в аддитивной модели LINC02227 rs2149954 (OR = 0.76, Р = 0.0083, P_FDR = 0.017), LINC00305 rs2850711 (OR = 1.43, Р = 0.0017, P_FDR = 0.004) и CDKN2B-AS1 rs4977574 (OR = 0.70, Р = 0.0001, P_FDR = 0.0003). Для локуса rs2850711 гена LINC00305 выявлена ассоциация с уровнем глюкозы натощак (Р = 0.023), уровнем С-пептида (Р = 0.00001), для локусов LINC02227 rs2149954 и CDKN2B-AS1 rs4977574 установлена ассоциация с гипертонией. Локус MALAT rs619586, аллель А ассоциирован с повышенным уровнем С-пептида (Р = 0.017), с ЛПНП (Р = 0.012) и общим холестерином (Р = 0.01). Для локуса CDKN2B-AS1 rs4977574 показана ассоциация с уровнем С-пептида (Р = 0.027). Локус LINC02227 rs2149954 (Р = 0.0011, P_FDR = 0.008) ассоциирован с развитием ожирения. Локус rs7158663 гена MEG3 ассоциирован с постинфарктным кардиосклерозом (Р = 0.02). Проведенный анализ ROC-кривых показал, что исследуемые локусы MEG3 rs7158663, H19 rs3741219, MALAT rs619586, LINC02227 rs2149954, LINC00305 rs2850711, CDKN2B-AS1 rs4977574 и такие переменные, как пол, возраст обследуемых и уровень ИМТ, включенные в построение модели расчета риска, могут предсказывать развитие СД2 с чувствительностью 98.0% и специфичностью 97.0%, площадь под кривой AUC составила 95.30% (95%CI 93.50–97.40).

В статье представлены результаты оценки изменчивости показателей модели изоляции расстоянием Малеко среди населения Курской и Воронежской губерний с 1890–1910 гг. по 1951–1953 гг. За 60 лет произошло увеличение уровня локального инбридинга (2.8 раза), среднеквадратических расстояний между местами рождения супругов с учетом дальних миграций (3.7 раза) и без них (5.44 раза) и снижение эффективного размера популяции (2.8 раза), коэффициента линейного систематического давления (4.5 раза).

Проведен анализ изменчивости гена цитохрома b 11 особей восточноазиатских мышей из Уссурийского заповедника, расположенного на южных отрогах Сихотэ-Алиня в горах Пржевальского. В анализируемой популяции отмечен относительно высокий уровень генетического разнообразия за счет обнаружения особей с гаплотипами трех филогенетических линий: “Amur”, “Korea” и “Manchuria”. Большая часть особей (72.73%) в популяции имела “Amur”-гаплотипы. Отмечено, что частота особей с гаплотипами “Korea” в Уссурийском заповеднике (9.09%) значительно ниже, чем в проанализированной нами ранее популяции на самом юге Приморского края, в Хасанском районе (38.46%). В Уссурийском заповеднике впервые для территории Дальнего Востока России обнаружены две особи с гаплотипами “Manchuria”. Ранее в литературе была отмечена только одна находка особи с подобным гаплотипом в провинции Хэйлунцзян северо-востока Китая. Нами высказано предположение, что особи с гаплотипами “Korea” проникают на юг Сихотэ-Алиня из Южной Кореи, а с гаплотипами “Manchuria” – из Северо-Восточного Китая.