Семейство SMC-белков, включающее когезин и конденсины I/II, играет ключевую роль в формировании топологической структуры хромосом и косвенно влияет на широкий спектр клеточных процессов, в том числе и на репарацию двуцепочечных разрывов ДНК (DSB). Комплекс когезина регулирует репарацию DSB на нескольких уровнях, например, распространяя сигнал γH2AX и удерживая концы ДНК в непосредственной близости за счет экструзии петель возле разрыва. Когезин также скрепляет сестринские хроматиды во время фазы S/G2, что ограничивает потенциальную подвижность концов ДНК. По имеющимся данным, в фибробластах человека нокдаун когезина стимулирует образование геномных делеций между удаленными DSB (3.2 тыс. п.о.), но не влияет на репарацию одиночных или близких DSB (34 п.о.). Мы решили проверить это наблюдение на эмбриональных стволовых клетках мыши, несущих ауксин-индуцибельный дегрон Rad21 (субъединица когезина) или Smc2 (субъединица конденсинов I+II). Для этого мы использовали нуклеофекцию RNP Cas9 и пары гайдовых РНК для генерации делеций и инверсий с высокой эффективностью без дополнительной селекции. Мы определили оптимальные условия для эффективной электропорации, включая настройки Neon, а также тайминги появления делеций. Были протестированы две стратегии добавления ауксина (суммарно четыре независимых эксперимента). Были исследованы частоты перестроек в двух сайтах размером около 3.5 и 3.9 тыс. п.о. Вопреки ожиданиям, деплеция Rad21 не увеличивала частоту делеций/инверсий, даже для региона с активной границей Ctcf. Фактически наблюдалось снижение частоты делеций (но не инверсий) на 12 %. Деплеция Smc2 не приводила к заметному увеличению частот делеций/инверсий, возможно, из-за высокой биологической изменчивости между экспериментами. Анализ TIDE показал, что частота редактирования была постоянной для большинства экспериментов (30–50 %), с незначительным снижением после добавления ауксина. В статье также обсуждается применимость метода Neon/ddPCR для создания и детекции делеций в эмбриональных стволовых клетках мыши.

Метаполицентромеры состоят из нескольких последовательных доменов центромерного хроматина, связанных со специфичным для центромеры вариантом гистона H3 – CENP-A, которые вместе функционируют как одна центромера. Они были открыты недавно и обнаружены у девяти видов цветковых растений, пяти видов насекомых и шести видов позвоночных животных. В данном обзоре рассматриваются структура метаполицентромер и возможные механизмы их возникновения и эволюции. Метаполицентромеры могут различаться по количеству центромерных доменов, последовательностям ДНК и эпигенетическим модификациям. Однако эти различия, по-видимому, не влияют на их функцию. Появление метаполицентромер объясняют множественными робертсоновскими транслокациями и сегментными дупликациями. В условиях геномной нестабильности (при межвидовой гибридизации и в ходе канцерогенеза) метаполицентромеры могут возникать de novo. Гипотеза центромерного драйва представляется убедительным объяснением эволюции центромер в целом и образования метаполицентромер и голоцентромер в частности. По-видимому, метаполицентромеры встречаются чаще, чем принято считать. Систематический обзор доступных цитогенетических публикаций позволил нам дополнительно идентифицировать 27 видов-кандидатов с метаполицентромерами. Таким образом, список уже установленных и вновь найденных видов-кандидатов охватывает 27 видов цветковых и восемь видов голосеменных растений, пять видов насекомых и семь видов позвоночных животных. Виды, включенные в этот список, спорадически распределены по филогенетическому древу. Это может указывать на независимое эволюционное возникновение метаполицентромер. Однако существующий список видов с идентифицированными и предполагаемыми метаполицентромерами слишком короткий, чтобы сделать надежные выводы об их эволюции, особенно в отсутствие знаний о родственных видах без метаполицентромер для сравнительного анализа. Необходимы дополнительные исследования для того, чтобы пролить свет на механизмы образования и эволюции метаполицентромер. 

На основе сорта яровой мягкой пшеницы Саратовская 29 (С29) были созданы голубозерные линии C29_4Th(4B) и C29_4Th(4D) с соответствующим замещением хромосом 4B и 4D хромосомой 4Th от пырея вида Thinopyrum ponticum. У этих линий опушение листа отличается от реципиента и различается между собой, в связи с чем нами проведено исследование эффекта замещений на проявление данного признака. Для количественной оценки опушения была применена программа LHDetect2, определяющая длину и число трихом на микрофотографиях. Опушение листа у сорта С29 определяется главным геном Hl1 в хромосоме 4B и еще одним геном со слабым эффектом с неизвестной хромосомной локализацией. Их взаимодействие приводит к формированию трихом длиной до 300 мкм. Замещение пары хромосом 4B на пару хромосом 4Th пырея модифицирует опушение листа у линии C29_4Th(4B). Характерное для сорта С29 опушение листа у линии C29_4Th(4B) становится реже, при этом образуются трихомы длиной до 600–700 мкм. Замещение гена Hl1 на Hl1th у линии C29_4Th(4B) также подтверждается аллельным состоянием сцепленного с геном Hl1 микросателлитного маркера Xgwm538. Нами была описана модификация опушения у замещенной линии C29_4Th(4D), где произошло замещение пары хромосом 4D, не содержащей гена опушения. Экспрессирующиеся совместно гены Hl1 и Hl1th у линии C29_4Th(4D) в хромосомах 4B и 4Th соответственно, формируют трихомы длиной более 400 мкм. Однако в таком генотипе снижается средняя длина трихом в сравнении с реципиентом. Таким образом, в результате проведенных исследований идентифицирован новый ген опушения листа, интрогрессированный из вида Th. ponticum в мягкую пшеницу, который мы обозначили как Hl1th. Для ведения отбора мы предлагаем использовать находящиеся в открытом доступе информативные микросателлитные маркеры Xgwm538 и Xgwm165, позволяющие различать хромосомы 4A, 4B, 4D и 4Th. 

Изучено влияние хромосом 1A и 1D T. aestivum L. на фертильность рекомбинантных аллолиний мягкой пшеницы одного происхождения, имеющих цитоплазму ячменя H. vulgare L. и разный уровень цитоядерной совместимости. Аллолиния Л-56 включает преимущественно полностью стерильные (ПС) и частично стерильные (ЧС) растения; аллолиния Л-57 – частично фертильные (ЧФ) растения, а линия Л-58 – фертильные (Ф) растения. Результаты анализа морфобиологических признаков и окраски пыльцы указывают на проявление полной или частичной мужской стерильности у растений аллолиний Л-56 и Л-57. Для разделения генотипов с цитоядерной коадаптацией и генотипов, у которых цитоядерная совместимость нарушена, выполнен ПЦР-анализ 18S/5S митохондриального (мт) повтора. Показано, что ПС, ЧС, ЧФ и часть Ф растений характеризуются гетероплазмией (наличием копий мтДНК ячменя и пшеницы), что ассоциировано с нарушением цитоядерной совместимости. У основной части фертильных растений выявлена гомоплазмия (гм) пшеничного типа, что ассоциировано с цитоядерной коадаптацией. Растения аллолиний, использованные в качестве материнских генотипов, были скрещены с пшенично-ржаными замещенными линиями 1R(1A) и 1R(1D). В F1 все растения комбинаций ЧФ×1R(1A) и ЧФ×1R(1D) были фертильными, а в F2 наблюдали расщепление, близкое к 3 (фертильные) : 1 (стерильные). Эти результаты впервые показали, что в хромосомах 1A и 1D локализовано по одному доминантному гену Rf, контролирующему восстановление мужской фертильности мягкой пшеницы, несущей цитоплазму H. vulgare. Все растения F1 комбинаций ПС×1R(1A), ПС×1R(1D), ЧС×1R(1A), ЧС×1R(1D) стерильные, что указывает на то, что одной дозы генов, локализованных в хромосомах пшеницы 1A или 1D, недостаточно для восстановления мужской фертильности у ПС и ЧС растений. Все растения гибридных комбинаций Фгм×1R(1A) и Фгм×1R(1D) и в F1 и в F2 были фертильными, т.е. у аллолиний с цитоядерной коадаптацией нет зависимости проявления фертильности от влияния хромосом пшеницы 1A и 1D. 

Баклажан (Solanum melongena L.) занимает пятое место по значимости среди овощных культур семейства Пасленовых, в том числе благодаря антиоксидантным свойствам плода за счет высокого содержания различных фенольных соединений. Наряду с популярными фиолетовоплодными сортами S. melongena имеются сорта, плоды которых синтезируют фенольные соединения, однако характеризуются белой окраской из-за от сутствия биосинтеза антоцианов. Определение количества антоцианов и других фенольных соединений, а также каротиноидов и сахаров входит в оценку качества плодов баклажана коммерческой (технической) спелости. Кроме антиоксидантных и вкусовых качеств, эти метаболиты связаны с устойчивостью плода к различным стрессовым факторам. В данном исследовании проведен сравнительный анализ содержания антоцианов, каротиноидов и растворимых сахаров (сахарозы, глюкозы, фруктозы) в кожице и мякоти плода как технической, так и биологической спелости у фиолетовоплодного (сорт Влас) и белоплодного (сорт Снежный) образцов баклажана отечественной селекции. Кожица и мякоть плода биологической спелости сортов Влас и Снежный были использованы для сравнительного транскриптомного анализа. Показано, что ключевые гены флавоноидного пути, метаболизма каротиноидов, гидролиза сахарозы, а также транспорта растворимых сахаров дифференциально экспрессируются между тканями плода как внутри каждого сорта, так и между сортами. Подтверждена связь фиолетовой окраски кожицы плода сорта Влас с присутствием значительных количеств антоцианов. Определено, что в сравнении с сортом Снежный спелый плод сорта Влас характеризуется существенно более низким уровнем экспрессии генов биосинтеза флавоноидов. Однако у обоих сортов в спелом плоде не выявлены транскрипты генов биосинтеза антоцианов (DFR, ANS, UFGT). Также показано, что в сравнении с белым плодом сорта Снежный фиолетовый плод сорта Влас накапливает больше каротиноидов и сахарозы и меньше глюкозы и фруктозы. Биохимические данные соответствуют профилю дифференциальной экспрессии ключевых генов, кодирующих структурные белки метаболизма и транспорта анализируемых соединений. 

Импутация – это метод, позволяющий восстанавливать недостающую информацию о генетических вариантах, которые не удалось генотипировать напрямую с помощью ДНК-микрочипов или секвенирования с низким покрытием. Импутация играет важнейшую роль в полногеномном анализе ассоциаций (genome wide associations study, GWAS). Она приводит к существенному увеличению количества изучаемых вариантов, что повышает разрешающую способность метода и увеличивает сопоставимость данных, полученных в разных когортах и/или с помощью разных технологий, что важно при проведении метаанализов. При ее выполнении информацию о генотипах в исследуемой выборке, у которой известна только часть генетических вариантов, дополняют за счет эталонной (референсной) выборки, имеющей более полные данные о генотипах (чаще всего это результаты полногеномного секвенирования). Импутация стала неотъемлемой частью геномных исследований человека благодаря преимуществам, которые она дает, а также увеличению доступности инструментов для импутации и данных референсных выборок. Обзор посвящен импутации в геномных исследованиях человека. В первом разделе приводятся описание технологий получения информации о генотипах человека и характеристика получаемых типов данных. Во втором разделе представлена методология импутации, перечисляются этапы ее проведения и соответствующие программы, дается описание наиболее популярных референсных панелей и способов оценки качества импутации. В заключении представлены примеры использования импутации в геномных исследованиях выборок из России. Настоящий обзор показывает важность проведения импутации, дает информацию о том, как ее выполнять, и систематизирует результаты ее применения на примере российских выборок. 

Разнообразие географически распределенных человеческих популяций демонстрирует большую вариацию внешних и внутренних признаков индивидов. Такие различия в значительной степени объясняются генетической адаптацией к различным воздействиям окружающей среды, к которым относят изменения климатических условий, колебания условий сна и бодрствования, вариации рациона и другие. Полногеномные данные, полученные от людей различных популяций, дают возможность идентифицировать конкретные генетические участки, ответственные за эти адаптации, и глубже понимать генетическую структуру, лежащую в основе адаптивных характеристик человека. В данной работе проведен поиск сигналов однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), находящихся под давлением отбора у людей различных популяций. Для выявления сигналов отбора в различных популяционных группах были исследованы гены PER1, PER2 и PER3, играющие важнейшую роль в координации термогенных функций и регуляции циркадных ритмов, что напрямую отражается на адаптационных способностях организма. Анализ данных осуществляли на основе общедоступных данных из проекта «1000 геномов» (1000 Genomes Project) по 23 популяциям. Для поиска следов отбора был выбран статистический метод XP-EHH (expanded haplotype homozygosity score). Проведенный сравнительный анализ позволил идентифицировать точки, подверженные давлению отбора. Найденные SNP были аннотированы через каталог GWAS, а также вручную, путем анализа интернет-ресурсов и публикаций. Исследование позволяет сделать вывод о том, что условия проживания, климат и другие внешние факторы напрямую влияют на генетическую структуру популяций и варьируют в зависимости от расы и географического местоположения. Кроме того, многие из вариантов отбора в генах PER1, PER2, PER3, по-видимому, регулируют биологические процессы, связанные с основными современными заболеваниями, включая ожирение, онкологию, метаболический синдром, биполярное расстройство личности, депрессию, ревматоидный артрит, сахарный диабет, красную волчанку, инсульт и болезнь Альцгеймера, что делает их крайне интересными объектами для дальнейших исследований, направленных на идентификацию генетически обусловленных причин заболеваний человека. 

Способность метаболизировать лактозу во взрослом состоянии связана с сохранением активности фермента лактазы. В европейских популяциях персистенция лактазы детерминируется главным образом наличием варианта rs4988235-T в гене MCM6, который увеличивает экспрессию гена LCT, кодирующего лактазу. Наиболее высокие показатели персистенции лактазы характерны для европейцев, а самые низкие – для населения Восточной Азии. Анализ опубликованных данных о распределении варианта rs4988235-C, связанного с гиполактазией, у населения Центральной Азии и Сибири выявил, что частота этого варианта увеличивается в северо-восточном направлении. В Центральной Азии частота этого аллеля составляет 87 %, на юге Сибири – 90.6 % и на северо-востоке Сибири – 92.9 %. Соответственно, в таком же географическом направлении убывает способность населения метаболизировать лактозу. Анализ палеогеномных данных показал, что более высокая частота аллеля rs4988235-T в популяциях Центральной Азии и Южной Сибири связана с распространением на восток древнего населения восточноевропейских степей начиная с эпохи бронзового века. Результаты анализа полиморфизма экзонов и прилегающих к ним интронов генов MCM6 и LCT у коренного населения Сибири свидетельствуют о возможности существования в восточноазиатских популяциях вариантов полиморфизма, потенциально связанных с метаболизмом лактозы. В популяциях Восточной Азии, в том числе в сибирских этнических группах, обнаружен участок гена MCM6 длиной ~26.5 тыс. пар нуклеотидов, включающий комбинацию аллелей rs4988285-A, rs2070069-G, rs3087353-T, rs2070068-A. Локусы rs4988285 и rs2070069 находятся в области энхансера, регулирующего активность гена LCT. Анализ палеогеномных последовательностей показал, что указанной выше комбинацией аллелей гена MCM6 характеризуются геномы денисовцев и неандертальцев. Таким образом, обнаруженный гаплотип, по всей видимости, является архаичным. Он мог быть унаследован от общего предка современных людей, неандертальцев и денисовцев, или же был приобретен в результате гибридизации с денисовцами или неандертальцами. Полученные данные свидетельствуют о возможной функциональной значимости архаичных вариантов полиморфизма гена MCM6. 

Нивхи – малочисленный коренной народ Дальнего Востока, проживающий на территории Хабаровского края и острова Сахалин, который относится к потомкам древнего населения этих территорий. У нивхов преобладает специфичный сахалино-амурский антропологический тип. Они являются достаточно обособленными за счет длительной изоляции от контактов с другими народами. Генофонд нивхов охарактеризован по полногеномной панели аутосомных однонуклеотидных полиморфных маркеров и гаплогруппам Y-хромосомы в сравнении с другими дальневосточными и сибирскими популяциями. Биоинформатическая обработка частот аутосомных SNP, гаплогрупп Y-хромосомы и YSTR-гаплотипов показала, что генофонд нивхов существенно отличается от генофондов других популяций. При анализе частот SNP методом PCA дальневосточные популяции располагаются в полном соответствии с территориями их проживания и делятся на северную группу чукчей и коряков и южную, включающую нивхов и удэгейцев. Удаленность нивхов совпадает с их географической локализацией, при этом нивхи и удэгейцы демонстрируют наибольшее родство. У нивхов выделяется специфичный для них компонент генофонда, который с гораздо меньшей частотой присутствует у удэгейцев и забайкальских эвенков и бурятов-А. По IBD-блокам генотипы нивхов демонстрируют очень небольшую долю совпадения с удэгейцами, коряками, эвенками и чукчами, значение которых является самым низким по сравнению с IBD-блокам между другими сибирскими популяциями. Показан специфичный для нивхов состав гаплогрупп и YSTRгаплотипов. Гаплогруппа C2a1 у нивхов разделена на три сублинии, которые имеют достаточно древнее происхождение и связаны с предками современных северных монголоидов. Нивхская гаплогруппа O2a1b1a2a-F238 есть у жителей Китая и Мьянмы. Линия Q1a1a1-M120 в исследованных в данной работе выборках представлена у нивхов, коряков, эвенков и юкагиров. Филогенетический анализ отдельных Y-хромосомных гаплогрупп демонстрирует близость генофонда нивхов с коряками и тунгусскими народами, а также родство в меньшей степени с древним населением Приамурья и Приохотья и населением Юго-Восточной Азии. Генофонд нивхов подтверждает относительную малочисленность их предковой группы без смешения с другими популяциями. 

Проблемное использование видеоигр как специфическая форма проблемного использования Интернета широко распространено среди подростков и может оказывать негативный эффект на их психическое и соматическое благополучие. Рост зависимости от пользования видеоиграми, как и Интернетом, среди молодого населения делает актуальным изучение факторов подверженности к ним, в том числе генетической составляющей. Существует ряд исследований, посвященных изучению вовлеченности полиморфных вариантов генов системы нейромедиаторов в развитие Интернет-зависимости, результаты которых различаются в разных этнических группах. Ген рецептора дофамина второго типа DRD2 является одним из кандидатных генов подверженности к патологической зависимости от использования видеоигр. Целью работы было исследование полиморфных вариантов гена рецептора дофамина DRD2 (rs6277, rs1800497) у русских подростков с проблемным использованием компьютерных видеоигр. Протестирована выборка из 407 подростков в возрасте 14.1±1.8 года, у 56 (13.8 %) из которых на основании результатов оценки шкалы GASA было выявлено проблемное использование видеоигр. Мальчики в выборке чаще были зависимы от видеоигр, чем девочки (p = 0.041). В результате сравнения частоты аллелей DRD2 rs6277 обнаружена тенденция к большей частоте минорного аллеля T в группе подростков с проблемным использованием видеоигр по сравнению с подростками без проблемного использования видеоигр (0.563 и 0.466 соответственно, p = 0.06). В доминантной модели наследования у подростков с проблемным использованием видеоигр статистически значимо чаще встречалось носительство аллеля T (СТ+ТТ) (p = 0.04, OR 2.14, CI = 1.01–4.53). Носительство аллеля T DRD2 rs6277 ассоциировано с низкой экспрессией дофаминового рецептора D2 и приводит к снижению плотности и аффинности экстрастриарных дофаминовых рецепторов второго типа, что сопряжено в том числе с нарушением социальной коммуникации. Мы полагаем, что наличие генотипов CT и TT rs6277 гена DRD2 может выступать потенциальным фактором риска развития проблемного использования видеоигр у подростков.