Seventeen population groups within the Russian Federation were characterized for the first time using a panel of 15 genetic markers that are used for DNA identification and in forensic medical examinations. The degree of polymorphism and population diversity of microsatellite loci within the Power Plex system (Promega) in Russian populations; the distribution of alleles and genotypes within the populations of six cities and 11 ethnic groups of the Russian Federation; the levels of intra- and interpopulation genetic differentiation of population; genetic relations between populations; and the identification and forensic medical characteristics of the system of markers under study were determined. Significant differences were revealed between the Russian populations and the U.S. reference base that was used recently in the forensic medical examination of the RF. A database of the allelic frequencies of 15 microsatellite loci that are used for DNA identification and forensic medical examination was created; the database has the potential of becoming the reference for performing forensic medical examinations in Russia. The spatial organization of genetic diversity over the panel of the STR markers that are used for DNA identification was revealed. It represents the general regularities of geographical clusterization of human populations over various types of genetic markers. The necessity to take into account a population's genetic structure during forensic medical examinations and DNA identification of criminal suspects was substantiated.

For the first time, DNA methylation patterns in the human cytotrophoblast and the extraembryonic mesoderm were determined using a genome-wide Infinium HumanMethylation27 BeadChip Array (Illumina, United States). These tissues are derivatives of the trophectoderm and the inner cell mass of the blastocyst and have substantial differences in the dynamics of epigenetic genome reprogramming during early stages of differentiation. It was shown that the genome of the extraembryonic mesoderm cells was more methylated than that of the cytotrophoblast, similarly to the findings in other mammalian species. There were differences in the methylation patterns of single CpG dinucleotides and dinucleotides located within promoter CpG islands: in both tissues most single CpG dinucleotides were methylated, promoters CpG island sites were not. A comparative analysis revealed 202 differentially methylated genes in the extraembryonic mesoderm and 40 such genes in the cytotrophoblast. These genes are responsible for a number of diverse biological processes. However, in the extraembryonic mesoderm, a majority of genes identified were responsible for DNA binding and transcriptional factor activity, whereas those identified in the cytotrophoblast were responsible for transport and protein and cytokine secretion.

Epigenetic mechanisms of cell cycle regulation providing for maintenance of genome stability and precise transmission of hereditary information to the daughter cells attract considerable interest. Up-to-date molecular technologies allow the genome-wide methylation pattern to be determined in a single experiment. In this work, we pioneered in determining the epigenetic status of the placental tissues of the human embryos with mosaic karyotype using a genome-wide Illumina Infinium HumanMethylation27 BeadChip array (Illumina, United States), comprising 27578 CpG dinucleotides contained in 14475 genes. The groups of genes associated with the cell cycle and its regulation that contain differentially methylated CpG sites in their promoter regions have been determined. It was demonstrated that the methylation level most frequently changed in oncogenes (ARHGEF1 and FGF5), tumor suppressors (APC2, BRACA2, DCC, GRLF1, RB1, TP73, TSPYL2, and VHL), and the genes involved in the regulation of chromosome segregation (CNTROB, GMNN, PROCR, and TACC1).

This article is a review of scientific publications, in which issues of pathogenetics of multifactorial diseases (MFDs) are considered from the viewpoint of evolution and ontogeny. Concepts explaining significance of evolutionary processes in the formation of genetic architecture of human chronic diseases (“thrifty” genomes and phenotypes, “drifty genes,” decanalization) are analyzed. The roles of natural selection and genetic drift in the formation of hereditary diversity of genes for susceptibility to MFDs are considered. The modern concept of “disease ontogeny” (somatic mosaicism, loss of heterozygosity, paradominant inheritance, epigenetic variability) is discussed. It is demonstrated that the evolutionary and ontogenetic approaches to analysis of genimuc and other “-omic” data are essential for understanding the biology of diseases.

A brief overview of the current views on the functional role of genetic VNTR polymorphism in humans is given. Data on the involvement of VNTRs in the regulation of gene expression and in the formation of complex phenotypes are presented. According to these data, the effects of VNTRs are determined by the number of repeats, the structure of their monomers and flanking haplotypes, epigenetic mechanisms (in the case of localization in imprinted regions) and can be modified by environmental factors. Some possible mechanisms of the influence of VNTRs on the level of expression are considered.

The structure of Khakass gene pool has been investigated: Y-chromosome haplogroup compositions and frequencies were described in seven population samples of two basic subethnic groups, Sagai and Kachins, from three geographically separated regions of the Khakass Republic. Eight haplogroups were detected in the Khakass gene pool: C3, E, N*, N1b, N1c, R1a1a, and R1b1b1. The haplogroup spectra and the genetic diversity by haplogroups and YSTR haplotypes differed significantly between Sagai and Kachins. Kachins had a low level of gene diversity, whereas the diversity of Sagai was similar to that of other South-Siberian ethnic groups. Sagai samples from the Askizskii district were very similar to each other, and so were two Kachin samples from the Shirinskii district, while Sagai samples from the Tashtypskii district differed considerably from each other. The contribution of intergroup differences among ethnic groups was high, indicating significant genetic differentiation among native populations in Khakassia. The Khakass gene pool was strongly differentiated both by haplogroup frequencies and by YSTR haplotypes within the N1b haplogroup. The frequencies of YSTR haplotypes within the chromosome Y haplogroups N1b, N1c, and R1a1 were determined and their molecular phylogeny was investigated. Factor and cluster analysis, as well as AMOVA, suggest that the Khakass gene pool is structured by territory and subethnic groups.

Genome-wide association studies are currently considered as one of the most powerful tools for establishing the genetic basis of complex diseases. A number of such studies have been carried out for allergic diseases; however, in the Russian population, this analysis has not been performed so far. For the first time, we performed a genome-wide association study of allergic diseases in Russian residents of West Siberia. Two new loci associated with childhood bronchial asthma (20q13.12, rs2425656, P = 1.99 × 10−7; 1q32.1, rs3817222, rs12734001, P = 2.18 × 10−7 and 2.79 × 10−7, respectively) as well as one locus associated with allergic rhinitis (2q36.1, rs1597167, P = 3.69 × 10−7) were identified. Genes located in these loci, YWHAB and PPP1R12B for asthma and KCNE4 for allergic rhinitis, are suggested as new candidate genes for these diseases. It was also found that BAT1 (6p21.33), MAGI2 (7q21.11), and ACPL2 (3q23) are probably common (syntropic) genes of allergic disease and atopic sensitization. It was shown that RIT2 (18q12.3) and FSTL4 (5q31.1) genes can be involved in the control of lung function. The results of the study contribute to the body of data on genetic factors of allergy and expand the list of genes underlying these diseases.

Mutation theory of atherogenesis proved by “loss of heterozygosity” and microsatellite instability in the area of atherosclerotic plaques is complemented by data on epigenetic variability of genetic loci involved in the pathologic process. However, only recently large-scale analysis of epigenetic modifications in the human genome became possible. For the first time, the quantitative microarray-based methylation profiling of 1505 CpG-sites in 807 genes was performed in atherosclerotic plaques of aorta and carotid artery from humans using the GoldenGate Methylation Cancer Panel I (Illumina, United States). One hundred and three (7%) CpG-sites in 90 (11%) genes were differentially methylated between tissue samples. The most pronounced differences in DNA methylation levels were registered for a site located in CpG-island of the imprinted gene H19. By comparing 90 genes that were differentially methylated between tissue samples in our study, 10 genes (ICAM1, GSTM1, IGFBP1, POMC, APOA1, IL1RN, INS, LTA, MMP3, THBS2) were overlapped with data in the Human Genome Epidemiology Network (HuGENet), in which they were identified as candidates for cardiovascular disease continuum.

The sex ratio and X-chromosome inactivation were analyzed in placental tissues of human spontaneous abortuses with pure and mosaic forms of chromosome 16 trisomy. The sex ratio value was found to decrease with an increase in the share of cells with the trisomic karyotype, which suggests differential survival of embryos belonging to different sexes. The pattern of X-chromosome inactivation in cells of extraembryonic mesoderm in the control group of embryos and in spontaneous abortuses with the level of trisomy 16 below 80% corresponded to random X-inactivation, whereas in most embryos with a frequency of trisomy 16 exceeding 80% skewed inactivation was observed. Our results support the hypothesis about the existence of an autosomal transfactor influencing the initiation of X-chromosome inactivation and suggest its possible localization on chromosome 16.

Производные фолатов являются универсальными донорами одноуглеродных групп и необходимы для синтеза нуклеиновых кислот, а также метилирования ДНК активно пролиферирующих клеток в процессе эмбриогенеза. Периконцепционное употребление фолиевой кислоты связано с уменьшением риска рождения ребёнка с врождёнными пороками развития (ВПР), но механизм, вовлечённый в протективное влияние данного витамина, неизвестен. В настоящем исследовании впервые был проведён анализ ассоциаций полиморфных вариантов ключевых генов метаболического пути фолатов с риском врождённых пороков сердца (ВПС) и челюстно-лицевых аномалий (ЧЛА) в славянской популяции г.Томска. Полиморфные варианты включали 677С>T и 1298А>С гена 5,10-метилентетрагидрофолат редуктазы ( MTHFR ), 2756A>G гена метионинсинтазы ( MTR ), 66A>G гена метионинсинтазы редуктазы ( MTRR ), 46359C>T гена ДНК-метилтрансферазы 3b ( DNMT3b ), 447_452del6 и 2/3/4 повтора по 28 п.н. гена тимидилат синтазы ( TS ). В результате установлена ассоциация полиморфного варианта 1298А>С гена MTHFR с риском ВПС как в дизайне исследования «случай-контроль», так и при семейном анализе. Аллель 1298C, а также генотипы 1298AC и 1298СС ребёнка являются протективными в отношении данной патологии.

Проведен анализ сочетаний генотипов и оценено неравновесие по сцеплению между полиморфными маркерами ряда генов, определяющих предрасположенность к многофакторным заболеваниям ( ADRB2, NOS3, ACE, AGTR1, GNB3, IL4RA, IL12B, IL12RB1, TNFRS1B, TNFB ( LTA ) и TNFA ) у представителей четырех этнических групп Сибирского региона (русские, тувинцы, буряты, якуты). Показан этноспецифичный характер распределения комбинаций генотипов. Число выявленных генотипических комбинаций в большинстве изученных случаев отличалось от максимально возможного. Среди коренных монголоидных популяций Сибири более специфичной структурой генотипических комбинаций по изученным локусам характеризуются якуты. Для всех изученных генов показана высокая генетическая гетерогенность исследованных этнических групп по частотам гаплотипов. В неравновесии по сцеплению находились полиморфные маркеры генов ADRB2, NOS3 (rs2070744/VNTR), ACE, IL4RA, IL12B, TNFA и LTA ; по другим локусам неравновесие по сцеплению регистрировалось лишь в отдельных выборках, при этом во всех случаях наблюдались межэтнические различия по силе сцепления. Генетические дистанции, оцененные по частотам гаплотипов изученных генов, свидетельствуют о большем сходстве между представителями монголоидной расы. Обсуждается цепь событий от гаплотипической структуры генов предрасположенности МФЗ к рекомбинации функциональных блоков и конгломератов болезней (синтропии).

Проведено молекулярно-цитогенетическое исследование эпителиальной ткани желудка на различных стадиях патологического процесса у 2 групп больных. Первая включала 24 человека с хроническим гастритом, у половины из которых не выявлено морфо- логических изменений, а остальные имели метаплазию и дисплазию эпителия. Во второй группе - 10 пациентов с гистологически верифицированным интестинальным типом рака желудка. У 9 из 12 (75 %) больных с хроническим гастритом без морфологи- ческих изменений эпителия были зарегистрированы хромосомные аберрации - делеция 15q11.2-q26 (66,6 %). При хроническом гастрите с диспластическими изменениями эпителия наиболее часто выявлялась амплификация хромосомного региона 3р12-р23 (55,5 %). Цитогенетический анализ опухолевой ткани желудка показал наличие хромосомных нарушений во всех исследуемых образцах, в то время как в клетках прилежащих очагов хронического воспаления аберрации были детектированы у 70 % больных. В эпителиальной ткани, прилежащей к опухолевому очагу, частыми нарушениями были делеции в хромосомных регионах 19p13.2, 19q13.1-q13.3 (30 %) и 18q12-q21 (30 %), тогда как в опухолевых клетках - делеции 5q12-q23 (30 %), 18q11.2-q21 (30 %), а также амплификации 20p11.2-p13 (20 %).

Оценка генетических рисков, связанных с воздействием на организм человека ионизирующих излучений, по-прежнему остается одной из актуальных задач медицинской генетики. Несмотря на имеющиеся данные об особенностях действия радиации на хросомный аппарат клеток человека и модельных объектов, в последнее время накапливаются факты, свидетельствующие о возможном анеугенном эффекте ионизирующего излучения в дополнение к хорошо изученным кластогенным повреждениям, заложенным в основу общепринятых методов биологической дозиметрии. Интерес к генетическим рискам анеуплоидии продиктован прежде всего ее значительным мутагенным потенциалом. Одновременное изменение копий большого числа генов рассматривается как один из значимых факторов инициации злокачественной трансформации клеток и опухолевого роста. Обсуждается роль анеуплоидии в старении организма и развития ряда многофакторных заболеваний. В настоящем обзоре приводятся данные, свидетельствующие о наличии анеугенного эффекта ионизирующих излучений, дается его характеристика и обсуждается потенциальная значимость оценке риска мутагенных воздействий на организм человека.

Проведен анализ соотношения полов и характера инактивации Х-хромосомы в плацентарных тканях внутриутробно погибших эмбрионов человека с чистыми и мозаичными формами трисомии по хромосоме 16. Выявлена тенденция к снижению показателя “соотношение полов” с увеличением доли клеток с трисомным кариотипом, указывающая на дифференциальную жизнеспособность эмбрионов разного пола. Показано, что характер инактивации Х-хромосомы в клетках экстраэмбриональной мезодермы в контрольной группе зародышей и у спонтанных абортусов с уровнем трисомии 16 менее 80% соответствовал равновероятной, тогда как у большинства эмбрионов с частотой трисомии 16 более 80% была выявлена асимметричная инактивация. Полученные данные поддерживают гипотезу о существовании аутосомного транс-фактора, влияющего на инициацию инактивации Х-хромосомы, и указывают на его возможную локализацию на хромосоме 16.