Том 61, № 8 (2025)

Одной из проблем при синтезе фрагментов ДНК de novo является возникновение ошибок. Количество ошибок, связанных с протоколами синтеза, ограничивает эффективность получения синтетических фрагментов ДНК как в малых, так и в больших масштабах. В данной работе мы предлагаем новый быстрый протокол получения синтетических фрагментов ДНК с использованием термостабильной эндонуклеазы V из Thermotoga maritima (Tma-эндонуклеаза) в качестве фермента для коррекции ошибок. Цель исследования – разработка методики одностадийной коррекции ошибок при синтезе генов de novo. Был получен рекомбинантный фермент Tma-эндонуклеаза. Для проверки эффективности коррекции ошибок с помощью Tma-эндонуклеазы проводился синтез гена mTomato с использованием различных протоколов. Эффективность работы фермента оценивалась визуально по количеству флуоресцирующих колоний. Для подтверждения результата были сформированы случайные выборки колоний и проведено секвенирование собранных последовательностей по Сэнгеру. Было показано, что Tma-эндонуклеаза может быть использована как в классическом трехстадийном, так и в быстром одностадийном протоколе коррекции ошибок без потери активности. Также установлено, что при сопоставимой точности синтеза фрагментов ДНК эффективность Tma-эндонуклеазы такая же, как для коммерческого фермента Correctase (ThermoFisher). Сделан вывод, что одностадийная коррекция ошибок при помощи эндонуклеазы V позволяет ускорить процесс синтеза фрагментов ДНК и коррекции ошибок в них. За счет уменьшения количества операций данный протокол лучше подходит для высокопроизводительных платформ для синтеза ДНК, чем классический с использованием нетермостабильных ферментов.

Одним из центральных вопросов молекулярной биологии является установление механизма ДНК – белкового узнавания. Перспективной моделью для выяснения тонких процессов узнавания является изучение отдельных этапов, происходящих при специфическом взаимодействии регуляторного белка с оператором. Определение структуры ДНК и нуклеотидов, вовлеченных во взаимодействие оператора с репрессором, позволяет выяснить пути транскрипционной регуляции экспрессии генов. Анализ регуляторных механизмов экспрессии генов, кодирующих бактериальные токсины, позволяет осмыслить варианты подавления экспрессии генов токсинов, что в конечном итоге обеспечит создание системы регулируемого синтеза бактериальных токсинов. В результате исследования роли пространственной структуры и отдельных нуклеотидов операторного района гена hlyII Bacillus cereus во взаимодействии с транскрипционным регулятором HlyIIR определены участки операторного района гена hlyII Bacillus cereus sensu lato, существенные для взаимодействия с репрессором HlyIIR. Определена эффективность специфического взаимодействия репрессора HlyIIR с его оператором в зависимости от его пространственной структуры. Используя синтетические олигонуклеотиды с заменами отдельных нуклеотидов, выявлены конкретные нуклеотиды оператора, обеспечивающие эффективное специфическое взаимодействие с репрессором. Таким образом, показаны изменения профилей эффективности ДНК–белкового узнавания в зависимости от структуры оператора.

С использованием ДНК-маркеров в шести гибридных популяциях F₂, полученных с участием яровых сортов мягкой пшеницы Новосибирская 31, Сибирская 21 и Лидер 80, были выделены гомозиготные растения с комбинациями генов Pp-D1 и Pp3, имеющие фиолетовую окраску перикарпа, а также Pp-D1, Pp3 и Ba1 с черной окраской зерна, обусловленной накоплением антоцианов в перикарпе и алейроновом слое. Выделены гибридные растения с высоким содержанием антоцианов, фенольных соединений и показателями антиоксидантной активности, которые могут быть использованы для получения улучшенных коммерческих сортов яровой мягкой пшеницы с повышенным содержанием биологически активных компонентов в зерне, адаптированных к условиям Западной Сибири. Показано, что доминантный аллель Pp-D1 встречался у 20% сортов российской селекции и у 15 из 37 проанализированных сортов европейской селекции, что позволит применить упрощенную схему получения новых гибридов с фиолетовой окраской перикарпа, контролируя только передачу гена Pp3.

На примере семи дальневосточных видов сов: филина Bubo bubo, рыбного филина Bubo (Ketupa) blakistoni, полярной совы Bubo (Nyctea) scandiacus, ушастой совы Asio otus, длиннохвостой неясыти Strix uralensis, восточной совки Otus sunia и японской совки Otus semitorques впервые исследован внутригеномный полиморфизм фрагмента гена OCA2 (около 4800 пн), кодирующего трансмембранный P-белок, связанный с окраской оперения птиц. Внутригеномная изменчивость OCA2 в этой разнородной группе совообразных изменялась от 0.005 у B. bubo до 0.014 у O. sunia, что превышает межвидовые значения по данному гену в родах Falco и Cygnus (0.000–0.006). Генетические дистанции между родами в сем. Strigidae широко варьировали (0.022–0.048), однако примерно соответствовали уровню таковых в сем. Accipitridae (0.015–0.040). Впервые у некоторых исследованных видов обнаружены факты псевдогенизации гена OCA2, полученные на основании сравнения экзонных областей кодирующего гена и разных вариантов его копий. Для O. semitorques выявлено два варианта псевдогена, для B. (N.) scandiacus – три, а для B. bubo – восемь. Для псевдогенов OCA2 обнаружен высокий уровень внутригеномного полиморфизма, обусловленный многими единичными мутациями, вставками и делециями разной длины. Для некоторых пар видов, спорно относимых к одному роду, выявлена глубокая дифференциация, соответствующая межродовому уровню генетических дистанций для гена OCA2 в других отрядах, что добавляет аргументов в пользу их родовой самостоятельности: O. sunia – O. semitorques (0.031), B. bubo – B. (K.) blakistoni (0.024) и B. (K.) blakistoni – B. (N.) scandiacus (0.022). Реконструкция филогенетических отношений совообразных и других исследованных таксонов по гену OCA2 в целом согласуется с построениями по другим молекулярным маркерам.

Вклад в этиологию потери слуха ультраредкого варианта m.1494C>T гена MT-RNR1 мтДНК, ассоциированного с аминогликозид-индуцированной глухотой (MT-RNR1, OMIM 561000), остается неизученным в большинстве выборок индивидов с нарушениями слуха. В связи с этим цель настоящей работы – скрининг m.1494C>T гена MT-RNR1 мтДНК среди пациентов с нарушениями слуха в Республике Бурятия, с последующим анализом выявленных в мире митохондриальных линий, несущих данный ультраредкий вариант. Из открытых баз данных, литературных источников, а также по результатам полногеномного анализа мтДНК одного пациента с m.1494C>T, обнаруженного в настоящей работе, нами был проведен анализ митохондриальных линий для 27 пациентов из разных регионов мира, у которых был обнаружен данный ультраредкий вариант. У пациентов с m.1494C>T идентифицировано 19 различных гаплогрупп мтДНК, что, вероятно, свидетельствует о независимом возникновении варианта m.1494C>T. Однако в спектре выявленных гаплогрупп мы обнаружили преобладание гаплогруппы А*, частота которой в 13 раз превышала (χ² = 45.274, p < 0.001) среднее значение частоты данной гаплогруппы в изученных ранее популяциях мира (1.45%, 519/35748). Избыточность гаплогруппы А* у индивидов с m.1494C>T может являться следствием их общего происхождения. Вероятность влияния эффекта основателя на распространенность MT-RNR1 повышает релевантность целенаправленного поиска m.1494C>T в ранее неисследованных когортах пациентов с нарушениями слуха, в первую очередь в регионах, где встречается гаплогруппа А* и ее дочерняя линия А2, – в Азии и в Америке.

В настоящей работе рассматривается модель эволюции двухвозрастной экологически лимитированной популяции, находящейся под действием естественного отбора, регулирующего плодовитость особей. Проведено аналитическое и численное исследование модели; определены параметрические области ее различного динамического поведения. Показано, что итоговый генетический состав популяции определяется взаимным расположением значений репродуктивности гетерозигот и гомозигот. При повышенной репродуктивности гетерозигот модель предсказывает устойчивый полиморфизм, при промежуточном доминировании – переходящий полиморфизм до мономорфизма или новой мутации. При пониженной репродуктивности гетерозигот наблюдается «ловушка бистабильности»: переход к одному из возможных мономорфных состояний в зависимости от начальных значений частот аллелей. Вместе с тем обнаружено, что в малом диапазоне значений параметров при пониженной репродуктивности гетерозигот в модели возникает мультистабильность, когда в зависимости от начальных значений частот аллелей наряду с «ловушкой бистабильности» может реализовываться устойчивый полиморфизм. Следовательно, вариация текущего состава популяции может привести к смене направления эволюции. При этом рост средней плодовитости особей дестабилизирует динамику численности возрастных групп, а характер возникающих колебаний определяется процессами экологического лимитирования.

В статье представлены результаты изучения однонуклеотидных полиморфизмов в гене ACTN3 (rs1144978872G>A и rs1150531051T>C) у лощадей чистокровной верховой породы, а также их ассоциаций с показателями скаковой работоспособности. Белок α-актинин, принимающий активное участие в сокращении мышечных волокон, у млекопитающих представлен несколькими генетическими вариантами, которые могут оказывать влияние на атлетические способности. Генотипирование чистокровных верховых лошадей, проведенное в лаборатории генетики ВНИИ коневодства, показало наличие полиморфизма в промоторной области гена ACTN3. Лошади с разными генотипами по SNP (rs1150531051T>C) различались по своим резвостным и дистанционным показателям, что свидетельствует о необходимости дальнейшего изучения ассоциаций вариантов ACTN3 с работоспособностью.