Аннотации статей. Том 51, 2015 г., № 5
К 50-ЛЕТИЮ ЖУРНАЛА «ГЕНЕТИКА»
МЕТАГЕНОМИКА КАК ИНСТРУМЕНТ ИЗУЧЕНИЯ «НЕКУЛЬТИВИРУЕМЫХ» МИКРООРГАНИЗМОВ
1 Центр «Биоинженерия» РАН; e-mail: nravin@biengi.ac.ru
2 Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова
Некультивируемые микроорганизмы представляют большую часть биоразнообразия на земле. В природных экосистемах не более 0.1-1% составляют микроорганизмы культивируемые в лабораторных условиях. Поэтому необходимы новые методические подходы для выявления и описания некультивируемых микробов, изучения генетического разнообразия и структуры микробных сообществ, понимания их экологической роли в биосфере. Метагеномика, как независимый от культивирования метод анализа коллективного генома микробного сообщества, позволяет ответить на фундаментальные вопросы микробиологии и экологии микроорганизмов. Другим продуктивным методом анализа некультивируемых микроорганизмов является «геномика единичных клеток», - выделение из микробных сообществ отдельных клеток и секвенирование их геномов. Разработанные в последнее десятилетие высокопроизводительные технологии секвенирования нового поколения вносят решающий вклад в решение задач реконструкции геномов всех микроорганизмов, присутствующих и взаимодействующих в экосистемах. В обзоре рассмотрены основные методические подходы, используемые при проведении метагеномного анализа микробных сообществ, а также успехи, достигнутые с их помощью в области поиска новых некультивируемых микроорганизмов, расшифровки их геномов и выяснения их роли в экосистемах
КОМПЛЕКС BITHORAX DROSOPHILA MELANOGASTER КАК МОДЕЛЬ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИЗМОВ СПЕЦИФИЧНЫХ ДИСТАНЦИОННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ МЕЖДУ ЭНХАНСЕРАМИ И ПРОМОТОРАМИ
Институт биологии гена РАН, 119334 Москва; e-mail: georgiev_p@mail.ru
У высших эукариот регуляция экспрессии генов, отвечающих за развитие организма, является сложным процессом. Часто один ген может регулироваться в разных клетках и временных промежутках с помощью десятков энхансеров и промоторов. В последнее время стало понятным, что энхансеры непосредственно взаимодействуют с регулируемыми ими промоторами, при этом хроматин, расположенный между ними выпетливается. В настоящее время механизмы, которые обеспечивают специфичность дистанционных взаимодействий между энхансерами и промоторами, остаются не понятыми. Одной из наиболее удобных моделей для исследования дистанционных взаимодействий между регуляторными элементами является bithorax комплекс (ВХ-С) Drosophila melanogaster. В настоящем обзоре дается описание регуляции экспрессии гомеозисных генов ВХ-С и обсуждаются существующие модели, которые объясняют специфичность дистанционных взаимодействий между энхансерами и промоторами генов этого локуса
ТРАНСКРИПЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ В ГЕНЕТИКЕ РАЗВИТИЯ И ЭВОЛЮЦИИ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ
Санкт-Петербургский государственный университет, кафедра генетики и биотехнологии, Санкт-Петербург 199034; e-mail: la.lutova@gmail.com
Транскрипционные факторы играют центральную роль в контроле разнообразных программ развития растений, координируя функционирование любой генетической сети. К числу важнейших групп транскрипционных факторов растений относят гомедомен-содержащие, в частности транскрипционные факторы семейств KNOX и WOX, функции которых связаны с регуляцией активности меристем, развития органов надземной и подземной части растений, а также контролем эмбриогенеза. В обзоре рассматривается роль транскрипционных факторов KNOX и WOX в различных программах развития, а также в эволюционном усложнении плана тела у наземных растений
ВИРУС-ИНДУЦИРУЕМЫЙ САЙЛЕНСИНГ КАК МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ФУНКЦИЙ ГЕНОВ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ
1 Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук,
Новосибирск 630090; e-mail: zh@bionet.nsc.ru
2 Новосибирский государственный университет, кафедра цитологии и генетики, Новосибирск 630090
Метод вирус-индуцированного подавления генов (virus-induced gene silencing, VIGS), основанный на посттранскрипционном сайленсинге генов (posttranscriptional gene silencing, PTGS), является одним из новых перспективных методов изучения функций генов растений. В настоящем обзоре мы проанализировали работы по развитию и совершенствованию данного метода: созданию новых вирусных конструкций для различных видов растений, поиску новых генов-репортёров для контроля эффективности VIGS, а также на разработку новых эффективных способов инфицирования
ГЕНЕТИКА И ГЕНОМИКА ПШЕНИЦЫ: ЗАПАСНЫЕ БЕЛКИ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ И ИММУНИТЕТ
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва 11999; e–mail: dragova@mail.ru
Развитие генетики и генетических методов исследования позволили объяснить огромный наблюдаемый полиморфизм запасных белков зерновки пшеницы (глиадинов и глютенинов), установить их генетический контроль и на основе множественного аллелизма разработать систему идентификации генотипов пшеницы. Система обладает исключительно высокой чувствительностью и эффективностью, позволяя проводить исследования по установлению аутентичности сортов и их чистоте, по динамике аллельного разнообразия во времени и пространстве, филогенетике и многое другое, используя обширные базы данных по аллельному составу глиадинкодирующих локусов. Исследования молекулярной структуры генов, контролирующих синтез запасных белков, и их организации в хромосомах, а также структуры генома мягкой пшеницы позволяют выявить молекулярные механизмы изменчивости генома и его реорганизации в ответ на резкое изменение условий существования и технологий возделывания. Многоуровневая система защиты растений от патогенов и неблагоприятных факторов среды, выработанная в процессе эволюции растениями пшеницы, продолжает поражать воображение новыми генами устойчивости и новыми типами антимикробных пептидов, открытыми и просеквенированными в последнее время, а также структурой и механизмами их действия в ответ на воздействие патогенов. Изучение последовательностей генов, вовлеченных у пшеницы в процесс доместикации, и определяющих экологическую пластичность - тип развития растений (гены Vrn) и признаки колоса (ген Q) - обеспечивающие успешное возделывание пшеницы человеком, позволили установить, что причиной детерминации таких признаков являются конкретные мутации
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ ЛОСОСЕВЫХ РЫБ РОДА ONCORHYNCHUS
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва 119991; e-mail: levazh@gmail.com
Дан обзор генетических подходов к решению важных проблем эволюционной биологии лососевых рыб с акцентом на тихоокеанских лососей и форелей. Рассматриваются генетические проблемы филогении лососевых рыб, среди которых вопросы соответствия/несоответствия топологий филогенетических деревьев, построенных по генетическим и фенотипическим признакам, датировки основных филогенетических событий, отношения родства между различными таксонами, в т.ч. взаимный статус тихоокеанских лососей и форелей, и др. Рассмотрены проблема тетраплоидизации лососевых рыб, дилемма их пресноводного/морского происхождения, моноцикличность жизненного цикла ряда видов. Уровень представления материала и большой список литературы делают обзор полезным для студентов старших курсов и аспирантов разных профилей – ихтиологов, палеонтологов, эволюционистов, генетиков
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ ЭКОНОМИЧЕСКИ ВАЖНЫХ ПРИЗНАКОВ У МОЛОЧНОГО СКОТА
1 Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск 630090; e-mail: yudin@bionet.nsc.ru
2 НИИ терапии и профилактической медицины СО РАМН, Новосибирск 630089
3 Новосибирский государственный университет, Новосибирск 630090
Эффективность селекции по сложным количественным признакам, имеющим экономическое значение в молочном скотоводстве, зависит от идентификации генов, контролирующих эти признаки, а также полиморфных вариантов ДНК в этих генах, непосредственно влияющих на фенотип. В обзоре рассмотрены примеры нуклеотидных замен в кодирующих частях генов и некодирующих районах ДНК, ассоциированных с удоем, количеством молочного жира и белка, процентным содержанием жира и белка в молоке, биохимическим составом молока и другими признаками молочной продуктивности. Наряду с данными зарубежных авторов, полученными, главным образом, на животных голштинской породы, большое внимание в обзоре уделено отечественным исследованиям на российских породах крупного рогатого скота. Особое внимание уделено полиморфизму ДНК в генах транскрипционных факторов, которые потенциально могут влиять на большое число признаков. Результаты анализа ассоциаций собраны в таблицу, что позволяет наглядно оценить прогресс исследований в этой области за последние годы. По-видимому, большинство SNP, для которых в настоящее время описана ассоциация с признаками, фактически находятся в неравновесии по сцеплению с еще неизвестными мутациями, непосредственно влияющими на признак. Для проведения эффективной селекции с помощью маркеров и геномной селекции необходима идентификация функционально значимых мутаций ДНК и других генетических факторов (эпимутации, полиморфизм числа копий сегментов ДНК)
ОТ НЕЙРОГЕНЕТИКИ К НЕЙРОЭПИГЕНЕТИКЕ
1 Институт физиологии им. И.П. Павлова Российской академии наук, Санкт-Петербург 199034; e-mail: esavvateeva@mail.ru
2 Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург 191186
«Генетика поведения» или «Нейрогенетика» зиждется на эволюционных идеях Т. Добжанского о развитии мозга и поведения, нисходит к «экспериментальной генетике высшей нервной деятельности» И. Павлова и использует сравнительный подход при познании наследственности и изменчивости поведенческих проявлений от простейших до человека. Изучение классического павловского условного рефлекса у мутанта дрозофилы помогло выявить основные виды памяти и их эволюционную консервативность. Дефекты долгосрочной памяти вызывают мутации тех же генов, что и при умственной отсталости у человека, когда страдают сигнальные каскады, пересекающиеся с цАМФ-зависимым путем. Среди них и каскад ремоделирования актина. Ключевой фермент - LIM-киназа 1 - контролирует когнитивные проявления при «геномной болезни», делеционном синдроме Уильямса. Его изучение обеспечило признание нейроэпигенетики, как интерфейса между геномом и влияниями среды. Эпигенетические факторы «изменчивости» - метилирование ДНК, ацетилирование гистонов и регуляция микроРНК, меняют структуру не гена, но его проявления. Конкретные микроРНК уже рассматриваются и как биомаркеры нейродегенеративных болезней, и как факторы передачи между поколениями свойств поведения прародителей, испытавших стресс от неблагоприятных воздействий среды