Том 15, № 3 (2023)
- Год: 2023
- Дата публикации: 30.10.2023
- Статей: 10
- URL: https://actanaturae.ru/2075-8251/issue/view/881
Обзоры
Современные подходы к геномному редактированию биосинтетических кластеров антибиотиков в актиномицетах
Аннотация
Рост числа случаев инфицирования людей и животных патогенами, устойчивыми к наиболее распространенным в терапевтической практике антибиотикам, бросает вызов современным технологиям поиска новых лекарственных средств. Представители филума Actinomycetota являются одним из основных источников вторичных метаболитов, в том числе антибиотиков различных классов, однако, несмотря на весь богатый биосинтетический потенциал штаммов актиномицетов, удается получить лишь небольшую долю вторичных метаболитов. Оставшееся разнообразие молекул с антибактериальной активностью, закодированных в геноме, находится в «молчащем», репрессированном состоянии. В связи с этим возникает необходимость применения методов геномного редактирования и метагеномного анализа для идентификации новых биосинтетических кластеров антибиотиков и изменения экспрессии соответствующих генов, приводящих к синтезу потенциально новых молекул с антибактериальной активностью.
Тирозинфосфатаза CD45 – регулятор иммунитета и потенциальный эффектор CAR T-терапии
Аннотация
Общий лейкоцитарный антиген CD45 – рецепторная тирозинфосфатаза и один из самых представленных антигенов на поверхности клеток крови – ключевой участник ранних этапов передачи сигналов от рецепторов большинства типов иммунных клеток. Нарушения экспрессии гена и дисбаланс изоформ CD45 часто являются причиной иммунодефицитных, аутоиммунных и онкологических заболеваний. Несмотря на долгую историю изучения структуры и функций CD45, молекулярные механизмы участия CD45 в передаче сигнала Т-клеточного рецептора и химерных антигенных рецепторов изучены не полностью. Понимание структурных особенностей CD45, а также роли фосфатазы в регуляции активации клеток иммунной системы крайне важно для изучения молекулярного патогенеза онкологических заболеваний и вклада CD45 в функционирование лимфоцитов и Т-клеток, модифицированных химерными антигенными рецепторами.
Хромосомные аберрации в эмбриональном развитии человека как биологическое явление
Аннотация
Отличительной чертой раннего эмбрионального развития млекопитающих, особенно человека, являются частые хромосомные аномалии. Анеуплоидии считаются фактором, способствующим неудачной имплантации эмбриона и спонтанным абортам. Влияние хромосомного мозаицизма на способность эмбрионов к нормальному развитию изучено недостаточно. Хотя в настоящее время считается, что значительная доля хромосомных дефектов ранних эмбрионов человека связана с особенностями клинических и лабораторных протоколов, в данном обзоре мы акцентируем внимание на биологических механизмах, ассоциированных с хромосомными аномалиями. В частности, рассмотрены главные события ооцитарного мейоза, процесса, влияющего не только на генетический статус неоплодотворенного ооцита, но и на дальнейшую жизнеспособность эмбриона; также проанализированы особенности первых делений дробления и причины частых хромосомных ошибок в раннем эмбриональном развитии. Кроме того, обсуждаются данные о самокоррекции хромосомного статуса ранних эмбрионов.
Роль аутофагии в развитии патологических состояний организма
Аннотация
Аутофагия – это процесс утилизации клеточных органелл, участков цитоплазмы, а также разрушения микроорганизмов, проникающих в клетку, в лизосомах. Аутофагия сопряжена как с гибелью, так и с увеличением выживаемости клеток, а также вовлечена в развитие различных заболеваний, в том числе нейродегенеративных и онкологических, атеросклероза. Все это делает крайне важным поиск молекулярных мишеней, которые могут участвовать в регуляции аутофагии, и факторов, способных влиять на ее связь с патогенезом различных заболеваний. В представленном обзоре рассмотрены потенциальные молекулярные механизмы, участвующие в регуляции аутофагии, и ее вклад в гомеостаз клеток в здоровом организме и при патологиях.
Экспериментальные статьи
Рюриковичи: первый опыт реконструкции генетического облика правящего рода средневековой Руси по данным палеогеномики
Аннотация
Представители рода Рюриковичей были правителями Руси в течение семи столетий, с IX до конца XVI в. «Повесть временных лет», главный летописный источник о первых веках истории Руси, ведет происхождение этого княжеского рода от варяга Рюрика, призванного на княжение в 862 г., однако прямых генетических свидетельств происхождения ранних Рюриковичей до сих пор не получено. В данной работе впервые проведен полногеномный палеогенетический анализ костных останков представителя рода Рюриковичей – великого князя Владимирского Дмитрия Александровича (?–1294), сына великого князя Киевского и Владимирского Александра Ярославича Невского (1221–1263). Установлено, что его Y хромосома принадлежит к N1a-гаплогруппе. Большинство современных Рюриковичей, принадлежащие, согласно их родословным, к гаплогруппе N1a, обладают максимально похожими вариантами Y хромосом между собой, а также с Y хромосомой князя Дмитрия Александровича. Совокупность полногеномных данных средневековых и современных Рюриковичей может однозначно говорить о том, что их род, начиная по крайней мере с XI в. (со времени великого князя Ярослава Мудрого), характеризуется носительством N1a-гаплогруппы Y хромосомы. Все остальные предполагаемые Рюриковичи как древние, так и современные являются носителями других гаплогрупп (R1a, I2a), обладают высокой гетерогенностью последовательности Y хромосом и не подтверждают единое происхождение. Наиболее вероятными отдаленными предками князя Дмитрия Александровича по мужской линии были мужчины, оставившие могильник Большой Олений остров на побережье Кольского полуострова около 3600 лет назад. Моделирование генома князя Дмитрия Александровича указывает на вклад в его происхождение трех предковых компонент: (1) популяции раннесредневекового населения востока Скандинавии с острова Эланд; (2) представителей степных кочевых народов евразийских степей железного века или раннесредневекового населения Центральной Европы (степные кочевники с территории Венгрии) и (3) древнего сибирского компонента. Достоверные значения статистики также получены при замене жителей Скандинавии на представителей славянского древнерусского населения XI в. Таким образом, впервые на примере древнего Рюриковича показана генетическая составляющая сложного характера межэтнических взаимодействий в формировании знати средневековой Руси.
CNA-ландшафт HER2-негативного рака молочной железы при использовании антрациклинсодержащих схем неоадъювантной химиотерапии
Аннотация
Критическая оценка дозировки, сроков и способов включения антрациклинов в предоперационную химиотерапию становится более актуальной в эпоху, когда молекулярно-генетический подход позволяет не только разрабатывать биологически направленные терапевтические средства, но и выбирать пациентов, применение определенных цитотоксических агентов у которых приведет к желаемым эффектам. С целью выявления потенциальных CNA-маркеров объективного ответа и прогностических CNA-маркеров гематогенного метастазирования изучены изменения CNA-генетического ландшафта опухоли молочной железы люминального В HER2-негативного подтипа, вызванные применением антрациклинсодержащих схем неоадъювантной химиотерапии. Cравнение частот CNA в зависимости от ответа на неоадъювантную химиотерапию показало наличие объективного ответа при большем количестве делеций в локусах 11q22.3 и 11q23.1 (р = 0.004). Сравнение частот CNA в группах пациенток после лечения показало, что возникновение гематогенного метастазирования наблюдалось при большем количестве амплификаций в локусе 9p22.2 (р = 0.003) и большем количестве делеций в локусе 9p21.3 (р = 0.03). Выявлены потенциальные предиктивные CNA-маркеры объективного ответа и прогностические CNA-маркеры гематогенного метастазирования при применении антрациклинсодержащих схем неоадъювантной химиотерапии.
Анализ ассоциаций гаплотипов гена Tgfb1 с болезнями печени у детей
Аннотация
Трансформирующий фактор роста β1 (TGF-β1) – цитокин с иммуносупрессивным и профиброгенным действием, является потенциальным маркером инфекционных заболеваний, отторжения и фиброза трансплантата печени. Уровень TGF-β1 в крови и тканях зависит от многих факторов, однако не до конца ясно, насколько важен полиморфизм нуклеотидной последовательности самого гена. В работе определена частота распределения трех однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП) гена Tgfb1 – rs1800469, rs1800470, rs1800471 – у детей с терминальной стадией болезней печени. В исследование включено 225 детей-реципиентов печени в возрасте от 1 до 192 (медиана – 8) месяцев, из них 100 мальчиков и 125 девочек, а также 198 здоровых лиц в возрасте 32.7 ± 9.6 лет (78 мужчин и 120 женщин). Показанием к трансплантации печени детям была терминальная стадия болезней печени, в основном врожденных или наследственных. ОНП определяли в ДНК, выделенной из периферической крови, методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени с помощью зондов TaqMan. Распределение частот изученных ОНП гена Tgfb1 соответствовало закону Харди–Вайнберга и не различалось у детей с болезнями печени и у здоровых лиц. Анализ распределения частот ОНП в соответствии с моделями взаимодействия аллельных генов не выявил различий у пациентов и здоровых лиц. Оценка неравновесия по сцеплению показала значимое сцепление между изученными ОНП. В обследованной группе найдены семь гаплотипов – вариантов сочетаний изученных полиморфизмов, три из которых представлены примерно у 80% обследованных, и их частоты не различались у пациентов и здоровых лиц. Выявлены статистически значимые различия в частотах более редких гаплотипов – A-A-C, G-G-C и G-A-G (в положении rs1800469, rs1800470, rs1800471 соответственно). Эти гаплотипы у пациентов встречались до 11 раз чаще, чем у здоровых лиц. Возможно, что наличие таких гаплотипов предрасполагает к развитию терминальной стадии болезней печени, что может влиять также на развитие осложнений после трансплантации печени детям.
Влияние делеции гена ati на патогенные и иммуногенные свойства вируса осповакцины
Аннотация
Среди невирионных белков вируса осповакцины (VACV) наиболее представлен поздний белок 94 кДа – укороченная форма белка внутриклеточных телец включения типа А (A-type inclusion, ATI) вируса оспы коров, который имеет размер 150 кДа и кодируется геном ati. Этот белок VACV не формирует внутриклеточные ATI, будучи при этом мажорным иммуногеном при инфекции/иммунизации VACV человека или животных, а антитела к этому белку не являются вируснейтрализующими. В представленной работе изучено влияние продукции неструктурного мажорного иммуногенного белка VACV на проявления патогенности и иммуногенности вируса при модельной инфекции мышей линии BALB/c. Для направленного введения делеции в геном VACV LIVP создана рекомбинантная плазмида интеграции/делеции p∆ati и с ее помощью рекомбинантный вирус LIVP∆ati. Патогенность штаммов VACV LIVP и LIVP∆ati изучали на 3-недельных мышах. Интраназальное заражение мышей вирусами в дозе 107 БОЕ приводило к гибели 50% животных, инфицированных исходным штаммом LIVP, тогда как после заражения штаммом LIVP∆ati погибло лишь 20% мышей. Внутрикожная иммунизация 6–7-недельных мышей вирусом LIVP∆ati приводила к достоверному увеличению продукции VACV-специфичных IgG по сравнению с внутрикожной вакцинацией VACV LIVP. При этом не выявлено различий в клеточном иммунном ответе на вакцинацию мышей VACV LIVP или LIVP∆ati, оцениваемом методом ELISpot по числу спленоцитов, продуцирующих IFN-γ в ответ на стимуляцию вирус-специфическими пептидами. Интраназальное заражение мышей летальными дозами вируса оспы коров или вируса эктромелии на 60-й день после иммунизации изучаемыми вариантами VACV показало, что мутантный LIVP∆ati обусловливает более выраженный протективный эффект по сравнению с родительским LIVP.
Attenuating Neuronal Autophagy Alleviates Inflammatory Injury in OGD-Deprived Co-culture of HT22 with BV2
Аннотация
Neuronal CX3CL1 suppressed microglial inflammation by binding to its receptor CX3CR1 expressed on microglia. Neuronal autophagy was prominently activated by cerebral ischemia, whereas CX3CL1 expression in autophagic neurons was conversely down-regulated to exacerbate microglial inflammation. Accordingly, this study was meant to investigate whether ischemia-activated microglial inflammation could be repressed by promoting CX3CL1 expression via the attenuation of neuronal autophagy. Immunofluorescence showed that autophagy predominantly occurred in neurons but barely in microglia. Western blot and immunofluorescence demonstrated that attenuating HT22 autophagy significantly increased its CX3CL1 expression and subsequently mitigated the BV2-mediated inflammatory responses, as indicated by decreased inflammatory factors of NF-κB-p65, IL-6, IL-1β, TNF-α, and PGE2. Meanwhile, CCK-8, Nissl staining, and FJC staining showed that an OGD (Oxygen-glycogen deprivation)-created neuronal injury was greatly alleviated by CX3CL1-suppressed microglial inflammation. Contrarily, elevating HT22 autophagy markedly decreased its CX3CL1 expression, which consequently worsened microglial inflammation and the neuronal injury. Our data suggests that attenuating neuronal autophagy may be an effective method to alleviate a microglial inflammatory injury after an ischemic stroke.
A DNA Replication Stress-Based Prognostic Model for Lung Adenocarcinoma
Аннотация
Tumor cells endure continuous DNA replication stress, which opens the way to cancer development. Despite previous research, the prognostic implications of DNA replication stress on lung adenocarcinoma (LUAD) have yet to be investigated. Here, we aimed to investigate the potential of DNA replication stress-related genes (DNARSs) in predicting the prognosis of individuals with LUAD. Differentially expressed genes (DEGs) originated from the TCGA-LUAD dataset, and we constructed a 10-gene LUAD prognostic model based on DNARSs-related DEGs (DRSDs) using Cox regression analysis. The receiver operating characteristic (ROC) curve demonstrated excellent predictive capability for the LUAD prognostic model, while the Kaplan-Meier survival curve indicated a poorer prognosis in a high-risk (HR) group. Combined with clinical data, the Riskscore was found to be an independent predictor of LUAD prognosis. By incorporating Riskscore and clinical data, we developed a nomogram that demonstrated a capacity to predict overall survival and exhibited clinical utility, which was validated through the calibration curve, ROC curve, and decision curve analysis curve tests, confirming its effectiveness in prognostic evaluation. Immune analysis revealed that individuals belonging to the low-risk (LR) group exhibited a greater abundance of immune cell infiltration and higher levels of immune function. We calculated the immunopheno score and TIDE scores and tested them on the IMvigor210 and GSE78220 cohorts and found that individuals categorized in the LR group exhibited a higher likelihood of deriving therapeutic benefits from immunotherapy intervention. Additionally, we predicted that patients classified in the HR group would demonstrate enhanced sensitivity to Docetaxel using anti-tumor drugs. To summarize, we successfully developed and validated a prognostic model for LUAD by incorporating DNA replication stress as a key factor.