It has been often stated that the overall pattern of human maternal lineages in Europe is largely uniform. Yet this uniformity may also result from an insufficient depth and width of the phylogenetic analysis, in particular of the predominant western Eurasian haplogroup (Hg) H that comprises nearly a half of the European mitochondrial DNA (mtDNA) pool. Making use of the coding sequence information from 267 mtDNA Hg H sequences, we have analyzed 830 mtDNA genomes, from 11 European, Near and Middle Eastern, Central Asian, and Altaian populations. In addition to the seven previously specified subhaplogroups, we define fifteen novel subclades of Hg H present in the extant human populations of western Eurasia. The refinement of the phylogenetic resolution has allowed us to resolve a large number of homoplasies in phylogenetic trees of Hg H based on the first hypervariable segment (HVS-I) of mtDNA. As many as 50 out of 125 polymorphic positions in HVS-I were found to be mutated in more than one subcluster of Hg H. The phylogeographic analysis revealed that sub-Hgs H1*, H1b, H1f, H2a, H3, H6a, H6b, and H8 demonstrate distinct phylogeographic patterns. The monophyletic subhaplogroups of Hg H provide means for further progress in the understanding of the (pre)historic movements of women in Eurasia and for the understanding of the present-day genetic diversity of western Eurasians in general.

Cytogenetic analysis of reproductive wastage is an important stage in understanding the genetic background of early embryogenesis. The results of conventional cytogenetic studies of spontaneous abortions depend on tissue culturing and are associated with a significant cell culture failure rate. We performed interphase dual-colour FISH analysis to detect chromosomal abnormalities in noncultured cells from two different tissues-cytotrophoblast and extraembryonic mesoderm-of 60 first-trimester spontaneous abortions from which cells had failed to grow in culture. An original algorithm was proposed to optimize the interphase karyotype screening with a panel of centromere-specific DNA probes for all human chromosomes. The overall rate of numerical chromosomal abnormalities in these cells was 53%. Both typical and rare forms of karyotype imbalance were found. The observation of six cases (19%) of monosomy 7, 15, 21 and 22 in mosaic form, with a predominant normal cell line, was the most unexpected finding. Cell lines with monosomies 21 and 22 were found both in cytotrophoblast and mesoderm, while cells with monosomy 7 and 15 were confined to the cytotrophoblast. The tissue-specific compartmentalization of cell lines with autosomal monosomies provides evidence that the aneuploidy of different human chromosomes may arise during different stages of intrauterine development. The effect of aneuploidy on selection may differ, however, depending on the specific chromosome. The abortions also revealed a high frequency of intratissue chromosomal mosaicism (94%), in comparison with that detected by conventional cytogenetic analysis (29%; P<0.001). Confined placental mosaicism was found in 25% of the embryos. The results of molecular cytogenetic analysis of these cell culture failures illustrate that the diversity and phenotypic effects of chromosomal abnormalities during the early stages of human development are underestimated.

Uniparental disomy (UPD) 15, detected in patients with Prader-Willi (PWS) and Angelman syndromes, has to date always involved the entire chromosome 15. We report the first case of segmental maternal uniparental heterodisomy confined to a proximal part of chromosome 15 in a child with clinical features of PWS. This unusual finding can be explained by the rare combination of three consecutive events: a trisomy 15 zygote caused by a maternal meiosis I error, early postzygotic mitotic recombination between maternal and paternal chromatids, and, finally, trisomy rescue by the loss of the rearranged chromosome 15 containing the paternal 15q11-q13 segment.

С помощью двухцветной флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) изучена частота спонтанной анеуплоидии по четырем аутосомам и половым хромосомам в интерфазных ядрах некультивированных и культивированных лимфоцитов у клинически здоровых мужчин. Показано, что в некультивированных клетках обследованных лиц аутосомные нуллисомии практически не регистрируются (частота 0-0.01%), в то время как частота клеток с нуллисомией как по Y-, так и по Х-хромосоме была как минимум на порядок выше (около 0.15%). Эта частота сопоставима с уровнем Y- или Х-дисомных клеток, а также с аутосомными моносомиями, что не позволяет рассматривать Х-нуллисомные клетки как гибридизационный артефакт. В процессе культивирования лимфоцитов уже после одного цикла клеточного деления отмечается статистически достоверное увеличение общей частоты клеток с Y- или X-нуллисомией. Таким образом, интерфазный FISH-анализ является достаточно чувствительным методом, позволяющим детектировать повышенную по сравнению с аутосомами потерю половых хромосом в процессе клеточного деления - феномен, регистрируемый в ходе репликативного старения клеток и естественного старения организма. Клетки лиц мужского пола с de novo потерянной единственной Х-хромосомой, по-видимому, переходят на путь апоптоза и не выживают в ходе дальнейшего существования клеточной популяции. Частота общей анеуплоидии в соматических клетках человека с коррекцией на разрешающие возможности интерфазного FISH-анализа составила 5.62 и 6.90% для некультивированных и культивированных клеток соответственно. Этот уровень анеуплоидии практически соответствует таковому в мужских половых клетках. Полученные данные могут служить основой для исследования анеугенных (индуцирующих анеуплоидию) генотоксических эффектов и анализа межиндивидуальной генетической нестабильности.

Представлены данные о миграционных процессах, происходящих на территории Усть-Алданского улуса Республики Саха (Якутия), динамике гаметной структуры сельских населенных пунктов и структуре браков в отношении мест рождения и инбридинга, оцененного по изонимии. Сельские населенные пункты Усть-Алданского улуса (Бяди, Дюпся и Чериктей) характеризуются интенсивными миграционными процессами, но радиус миграции небольшой и в большинстве случаев ограничен территорией района. Изученные населенные пункты различаются по интенсивности и направленности гаметных потоков, их временной динамике. Не показано существенного притока гамет в устьалданскую популяцию из-за пределов Республики Саха. Около 50% браков, заключенных в данной популяции, приходится на внутрирайонные (гомолокальные), уровень эндогамии невысок (15%), а гетеролокальные браки практически полностью исчерпываются случаями, когда либо жених, либо невеста являются местными жителями. Уровень инбридинга по изонимии у якутов составил FlT = 0.002930, основной вклад в его величину вносит неслучайная компонента (Fls = 0.002232; FST = 0.000700).

Для трех сельских населенных пунктов Усть-Алданского улуса Республики Саха (Якутия) - сел Бяди, Чериктей, Дюпся - проанализирована информация о половозрастном и национальном составе населения, репродуктивных показателях, интенсивности естественного отбора (индексы Кроу), фамильном разнообразии. Сельское якутское население Усть-Алданского улуса характеризуется невысоким уровнем метисации, демографической молодостью (средний возраст 25-31 год), неблагоприятным соотношением полов в дорепродуктивном и репродуктивном возрасте; высоким уровнем рождаемости (на женщину завершенного репродуктивного периода приходится 3.58-5.45 доживших до репродуктивного возраста детей), несмотря на то, что реальный репродуктивно-активный период составляет менее 1/2 от его физиологической продолжительности; преобладанием в структуре величины тотального отбора компоненты, связанной с дифференциальной плодовитостью, по сравнению с компонентой, связанной с дифференциальной смертностью (/tot = 0.625,1т = 0.093 и /у= 0.487). В изученных селах имеет место накопление отдельных фамилий (45-65% населения являются носителями пяти наиболее часто встречающихся фамилий), что определило невысокое фамильное разнообразие (а = 11.62-25.19) и высокие оценки случайной изонимии (1Г= 0.0391-0.0823).

В работе суммированы результаты исследования генофонда тувинского этноса. Анализ генетического разнообразия и дифренциации тувинцев проведен по трем системам молекулярна-генетических маркеров — инсерциям мобильного генетического элемента ALu, аутосомным микросателитным локусам и линиям Y-хромосомы. Результаты анализа демонстрируют высокий урвень генного разнообразия и существенную степень дифференциации генофонда населения Тувы. Совокупность данных по аутосомным ALu -повторам свидетельствует об общности современного тувинского генофонда. В то же время в рамках этой общности просматривается некоторое своеобразие населения запада Туяы, связанное, вероятно, с большей долей европеоидной компоненты в его генетическом пуле. Анализ аутосомных микросателлитов выявил генетические отличия тоджинцев от остального коренного населения Тувы. Исследование генетических взанмоотношений тувинцев с этносами сопредельных территрий показало их наиболее близкое родство с другими тюрками Алтае-Саян (северными и южными алтайцами), Это родство отражает общность эволюции генофонда алтае-саянских популяций, как в доисторический период, так и в историческое время их этногенеза. В пуле Y-хромосом тувинцев, доминирует несколько гаплогрупп как восточноевразийского (монголондного) так и западоевразийского (европеондного) пронсхождения. По линиям Y-кромосомы у тувинцев, как и у других народов Алтая и Саян, также наблюдается наиболее высокая среди других монголоидных этносов Северной Евразии доля линий западно-евразийского (европеоидного) происхождения.

Молекулярная биология. 2004. Т. 38. № 1. С. 129-138.

В статье дан краткий обзор результатов геномных исследований, проводимых НИИ медицинской генетики ТНЦ CO РАМН с 1990 года в рамках отечественной программы “Геном человека”. Итоги структурированы по трем направлениям исследований: молекулярная цитогенетика и хромосомные болезни; геномика менделриующих и широко распространенных заболеваний; этногеномика населения Северной Азии. Представлены данные по молекулярно-цитогенетическому картированию ряда генов человека, результаты анализа числовых и структурных хромосомных нарушений в патологии человека с помощью технологии флуоресцентной гибридизации. Описаны подходы к ДНК-диагностике 15 наследственных болезней. Представлены новые данные о генетической гетерогенности идиопатической гипертрофической кардиомиопатии. Исследованы генетические основы многофакторных болезней (атопическая бронхиальная астма) и инфекционных болезней (туберкулез). Представлены результаты исследования генетического разнообразия населения Северной Евразии (40 популяций, принадлежащих к 21 этнической группе) по некоторым генетическим маркерам, включая гаплотипы Y-хромосомы, аутосомные микросателлитные локусы и полиморфные инсерции мобильного генетического элемента Alu.

Проведен ретроспективный анализ результатов стандартного цитогенетического исследования длительно культивированных фибробластов 478 спонтанных абортусов первого триместра беременности. У 16% эмбрионов с цитогенетически установленным кариотипом 46,ХХ с помощью молекулярно-генетических методов обнаружено наличие Y-хромосомы. Продолжительность культивирования клеток этих зародышей до получения препаратов хромосом оказалась более высокой, чем клеток эмбрионов без Y-хромосомы. Таким образом, позднее вступление культуры эмбриональных фибробластов в фазу логарифмического роста является маркером ее контаминации клетками материнского происхождения. Предложена математическая модель оценки частот кариотипов спонтанных абортусов, а также показателя ""соотношение полов"" с учетом риска контаминации культур экстраэмбриональных тканей клетками матери. Показано, что с учетом контаминации частота хромосомных аномалий в исследованной выборке возрастает от 54.6% до 60.3%, а ожидаемое соотношение полов у абортусов с нормальным кариотипом - от 0.66 до 1.02. Экспериментальная проверка предложенной модели, выполненная на 60 эмбрионах с кариотипом 46,ХХ и их родителях с помощью молекулярного анализа наследования полиморфных ДНК-маркеров шести аутосом (2, 11, 16, 19, 20 и 21), выявила числовые аномалии хромосом в некультивированных тканях семи абортусов (11.7%), в том числе у четырех без Y-хромосомы, что хорошо согласуется с ожидаемой частотой нарушений кариотипа (8.3%), предсказанной моделью. В связи с этим учет риска контаминации эмбриональных культур клетками материнского происхождения представляется необходимым для корректной оценки масштабов действия естественного отбора у человека, понимания механизмов, лежащих в основе формирования соотношения полов, а также для оценки точности процедур пренатальной цитогенетической диагностики хромосомных нарушений.

Микросателлиты (МС) - короткие тандемно повторяющиеся последовательности ДНК с длиной повторяющегося мотива от 2 до 6 нуклеотидов и формирующие более или менее однородные тракты протяженностью до сотен нуклеотидов. Несмотря на то, что МС активно применяются в генетических исследованиях различных биологических проблем, существует еще много неясного в понимании причин их широкого распространения в геноме, возможных функциях и мутационном поведении. В среднем мутации в МС-повторах происходят на несколько порядков чаще, чем в остальной части ДНК, что позволяет использовать прямой подход для оценки эволюционных преобразований в нуклеотидных последовательностях генома. Мутационный процесс в МС различается как у разных видов организмов, так и в пределах одного вида - между разными локусами с разной длиной повторяющегося мотива, разными аллелями одного локуса, а также у индивидов разного возраста и пола. Подавляющее большинство мутаций в МС возникает в результате проскальзывания цепей ДНК в ходе репликации, однако вероятность этого события неодинакова в разных локусах. Рассмотрен ряд моделей эволюции МС, учитывающих зависимость скорости мутаций от длины аллеля, разную направленность мутаций в аллелях разной длины, появление точковых мутаций в пределах тракта повторов, ограничивающих размеры аллелей. Эволюция МС рассматривается в основном с точки зрения их нейтральности, хотя появляются свидетельства в пользу функциональной значимости отдельных вариантов тандемных повторов и, следовательно, их подверженности возможному давлению отбора.

С целью выяснения природы происхождения мультиаберрантных клеток (МАК) проведено изучение уровня и структуры хромосомных нарушений в лимфоцитах периферической крови у работников Сибирского химического комбината (СХК) с различным содержанием плутония-239 в организме и жителей экологически чистого поселка (контрольная группа). Известно, что плутоний-239 является долгоживущим плотно-ионизирующим а-излучателем с высокой линейной передачей энергии и поэтому он оказывает более серьезное воздействие на наследственные структуры клетки, чем у-лучи. У лиц с содержанием плутония-239 в организме более 13 нКи частота МАК составила 0.105%, что превышает спонтанный уровень более чем в 10 раз. Исследование структуры МАК выявило преобладание в этих клетках аберраций хромосомного типа, характерных для воздействия ионизирующих излучений. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в основе возникновения МАК может лежать внутреннее облучение организма инкорпорированными источниками плотно-ионизирующего излучения.

Аутосомные моносомии представляют тяжелую форму геномного дисбаланса, обусловливающую элиминацию зародышей человека уже на доимплантационных этапах развития. Они, как правило, являются очень редкими находками в материале спонтанно абортированных эмбрионов и плодов. Проведено молекулярно-цитогенетическое исследование кариотипа клеток 60 спонтанных абортусов I триместра беременности, в культурах которых была отмечена клеточная дегенерация либо полное отсутствие клеточной пролиферации, в результате чего клетки не могли быть исследованы с помощью стандартного метафазного анализа. У зародышей была выявлена неожиданно высокая частота мозаичных вариантов моносомий по хромосомам 7, 15, 21 и 22, составившая 19% от всех обнаруженных хромосомных нарушений. Летальные формы моносомий по хромосомам 7 и 15 у человека выявлены впервые, поскольку они не обнаруживаются у спонтанных абортусов при проведении стандартных цитогенетических исследований. Предложена гипотеза, объясняющая возможность прохождения зародышами с мозаичными формами аутосомных моносомий ранних этапов постимплантационного развития. Выявлены отличия в механизмах возникновения, межтканевой локализации и фенотипических эффектах клеток с моносомиями по разным аутосомам набора. Показано, что моносомии по хромосомам 7, 15, 21 и 22 в мозаичном состоянии с нормальной клеточной линией могут быть совместимы с ранними этапами постимплантационной дифференцировки цитотрофобласта. Преимущественная компартментализация клеток с моносомией по хромосомам 21 и 22 в экстраэмбриональной мезодерме, производной эпибласта, может являться критическим фактором, обусловливающим невозможность нормального морфогенеза эмбриональных структур.

Проведено систематическое исследование вклада однородительской дисомии по 8 хромосомам человека - 2, 9, 11, 15, 16, 19, 20 и 21-й - в этиологию спонтанной гибели эмбрионов человека. Большинство из этих хромосом имеют синтенные с хромосомами мыши участки с ортологичными импринтированными генами, нарушение экспрессии которых у мышей связано с эмбриональной летальностью. Скрининг однородительской дисомии у спонтанных абортусов 5-16 нед. беременности проводили путем оценки характера наследования от родителей аллелей полиморфных микросателлитных локусов, расположенных в исследуемых хромосомах. Обследовано 100 эмбрионов человека с цитогенетически определенным нормальным кариотипом, остановка развития которых на ранних этапах внутриутробного развития была объективно установлена с помощью ультразвукового исследования беременных женщин. В ходе исследования 13 эмбрионов были исключены из дальнейшего анализа из-за выявленных при молекулярно-генетическом исследовании аномалий кариотипа или “ложного” отцовства. Случаев однородительской дисомии среди 87 исследованных абортусов не было выявлено ни по одной из изученных хромосом. Суммарный анализ результатов настоящего исследования и четырех других опубликованных работ по поиску однородительской дисомии у погибших эмбрионов и плодов не выявил достоверного повышения ее частоты у спонтанных абортусов по сравнению с теоретически ожидаемым значением, основанным на оценке вероятности сочетания мейотических ошибок в гаметах человека. Полученные данные свидетельствуют о том, что, во-первых, однородительские дисомии по хромосомам человека, имеющим синтенные с хромосомами мыши участки с ортологичными импринтированными генами, не вносят заметного вклада в гибель эмбрионов человека на ранних этапах развития, а во-вторых, механизмы, детерминирующие эмбриолетальность в результате нарушения экспрессии импринтированных локусов, существенно различаются у млекопитающих, далеко отстоящих друг от друга на эволюционной лестнице.

Изучено распределение аллелей и генотипов двух генов алкогольдегидрогеназ ADH1B (полиморфизм A/G в экзоне 3, выявляемый рестриктазой Ms/I) и ADH7 (полиморфизм G/C в интроне 5, выявляемый рестриктазой Styl) в трех русских популяциях сибирского региона. Выявлено отсутствие межпопуляционных и межполовых различий по частотам этих аллелей. Аллель ADH1B*G (+Ms/I, A2) встречается с низкой частотой (3.6-7.5%), частота “мутантного” аллеля ADH7 (-Styl, В2) в общей выборке трех популяций (n = 339) составила 46.02%. Частоты аллелей этих генов в популяциях удовлетворяют равновесию Харди-Вайнберга и равновесию по сцеплению. В общей популяции и среди жителей г. Томска (n = 113) обнаружено повышение частоты аллеля В2 ADH7 (на 11 и 9%, P = 0.001 и Р = 0.017 соответственно) в старшей возрастной группе (после 40 лет). Не обнаружено влияния полиморфных аллелей генов ADH7 и ADH1B на антиоксидантную активность, оцененную по способности плазмы крови снижать выход продуктов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой в модельной системе “ионы Fе 2+-лецитин”. В выборке г. Томска у носителей аллеля A2 ADH1B выявлено статистически значимое снижение содержания сывороточных липопротеинов очень низкой плотности (на 9.95%, Р = 0.045) и близкое к статистически значимому понижение систолического давления (на 6.80%, Р = 0.068) и содержания триглицеридов в сыворотке крови (на 6.16%, Р = 0.058).