Преэклампсия – тяжелая гипертензивная патология, затрагивающая в мировом масштабе от 2 до 8% беременностей. Плохо изученный этиопатогенез, отсутствие предсказательных биомаркеров и эффективных методов лечения данного осложнения беременности определяют высокую частоту материнской и перинатальной заболеваемости и смертности. Существование расовых и этнических различий в частоте развития преэклампсии представляет интерес с точки зрения эволюционной медицины, поскольку такую вариабельность можно рассматривать в качестве побочного эффекта адаптивных изменений генетической структуры современных популяций, происходящих с момента расселения Homo sapiens из Африки. Нами впервые изучено генетическое разнообразие популяций Северной Евразии и мировых популяций проекта “1000 геномов” по 10 ассоциированным с преэклампсией регуляторным полиморфным вариантам, а также оценена роль естественного отбора на микроэволюционном уровне в его формировании. Показан высокий уровень межпопуляционного разнообразия, наибольший вклад в который внесли различия по частотам аллелей rs3802252 гена NDRG1 (FST = 0.157)...

The genomic data analysis (~886889 autosomal SNPs) allowed us to estimate the inbreeding level on the basis of the analysis of runs of homozygosity (FROH) in a sample of 1836 individuals, including 76 indigenous populations of Siberia, Dagestan, the Caucasus, Volga-Ural region, Eastern Europe, and Central Asia. The data were obtained using the Infinium Multi-Ethnic Global-8 Kit. In the populations of Dagestan, within the Nakh-Daghestanian language family, representatives of several language groups can be distinguished, with the maximum FROH level for the Dido group (0.0727) and the Andean group (0.0378), which is similar in values to the populations speaking the Chukchi-Kamchatka and Nivkh languages of Siberia (0.0360). The Siberian populations are characterized by a greater value of the total length of short and medium runs of homozygosity per person. The total length of long ROHs is more variable and much larger in the most of the populations of Dagestan and Siberia compared to other populations of the Caucasus, Central Asia, Europe, and the Volga-Ural region.

Анализ геномных данных по 886 889 аутосомных SNP позволил оценить уровень инбридинга на основе исследования регионов высокой гомозиготности (FROH) в выборке из 1836 человек, включающей 76 популяций коренного населения Восточной Европы, Кавказа, Волго-Уральского региона, Сибири и Средней Азии. Данные были получены с помощью биочипов Infinium Multi-Ethnic Global-8 Kit. Среди популяций Дагестана, внутри нахско-дагестанской языковой семьи, можно выделить представителей языковых групп с максимальным уровнем FROH: дидойская (0.0727) и андийская (0.0378) группы. Последний показатель близок к таковому в популяциях, говорящих на чукотско-камчатском и нивхском языках Сибири (0.0360). Для популяций Сибири характерно наибольшее значение суммарной длины коротких и средних регионов высокой гомозиготности на человека, по сравнению с другими исследованными популяциями. Популяции коренных народов Дагестана и Сибири в целом характеризуются большей степенью гомозиготизации генома и большей вариабельностью регионов с повышенной гомозиготностью по сравнению с другими популяциями Кавказа, Средней Азии, Европы и Волго-Уральского региона.

For the first time, genetic characteristics of 15 local populations of eight ethnic groups of Eastern Europe were obtained using an expanded panel that included 21 autosomal STR markers used in forensic practice for DNA identification and kinship establishment. The assessment of polymorphism of markers in the Russian, Belarusian, and Moldovan populations was carried out, and the levels of intra- and interpopulation genetic differentiation of the studied population groups were characterized. The parameters of the informational significance of the system of autosomal microsatellites for expert DNA identification and establishment of kinship were estimated. A database of allele frequencies of autosomal STR loci has been developed, which can be used to carry out probabilistic and statistical calculations when assessing the level of reliability of an expert study in the countries of the Union State. It was shown that population genetic structure should be taking into account in forensic DNA analysis.

Впервые получены генетические характеристики 15 локальных популяций восьми народов Восточной Европы по расширенной панели, включающей 21 аутосомный STR-маркер, применяемый в судебно-экспертной практике для ДНК-идентификации и установления родства. Проведена оценка полиморфизма маркеров в российских, белорусских и молдавских популяциях, охарактеризованы уровни внутри- и межпопуляционной генетической дифференциации исследованных групп населения. Рассчитаны параметры информационной значимости системы аутосомных микросателлитов для экспертной ДНК-идентификации и установления родства. Создана база данных частот аллелей аутосомных STR-локусов, которая может быть использована для проведения вероятностно-статистических расчетов при оценке уровня достоверности экспертного исследования в странах Союзного государства. Обоснована необходимость учета популяционно-генетической структуры населения при вероятностной оценке достоверности результатов судебно-экспертного ДНК-анализа.

The genetic structure of the Nenets clans was investigated by Y-chromosome markers using the developed YSTR set to determine the population origin of an unknown individual. The analysis of the frequencies of haplogroups and YSTR-haplotypes indicate that the Nenets clans are related associations, in most cases having one ancestor in the male lineage. It is shown that the Y-chromosomal gene pool of the Nenets is structured according to the tribal principle. For the vast majority of samples, a close genetic affinity of representatives of the same tribe and a relatively recent founder effect in the male lineage were revealed. The structure of the haplotypes of the Y-chromosome haplogroups in the Nenets gene pool demonstrates the genetic affinity of the Nenets with the Khanty and Enets. significant differences between the two Nenets phratries were revealed. Estimation of the age of origin of individual Y-chromosome sublines and tribal clusters of haplotypes is fully consistent with ethnographic data on the formation of tribes and phratries within the Gydan Nenets. The results of a comparative analysis of the spectrum of haplotypes convincingly indicate the specificity of Y-chromosome sublines and clusters of haplotypes not only at the level of ethnic groups and populations, but also at the level of phratries, tribes, and individual family groups. With a few exceptions, each phratry and tribe has its own specific cluster of haplotypes, equidistant from each other.

Исследована генетическая структура ненецких родов по маркерам Y-хромосомы с использованием разработанного набора YSTR для определения популяционной принадлежности неизвестного индивида. Результаты анализа частот гаплогрупп и YSTR-гаплотипов свидетельствуют, что ненецкие рода являются родственными объединениями, в большинстве случаев имеющими одного предка по мужской линии. Показано, что Y-хромосомный генофонд ненцев структурирован по родовому принципу. Для подавляющего большинства образцов выявлена тесная генетическая близость представителей одного рода и относительно недавний эффект основателя по мужской линии. Структура гаплотипов гаплогрупп Y-хромосомы в составе ненецкого генофонда демонстрирует генетическую близость ненцев с хантами и энцами. Выявлены значительные различия между двумя ненецкими фратриями. Оценка возраста происхождения отдельных сублиний Y-хромосомы и родовых кластеров гаплотипов полностью согласуется с данными этнографии о формировании родов и фратрий в составе гыданских ненцев. Результаты сравнительного анализа спектра гаплотипов убедительно свидетельствуют о специфичности сублиний Y-хромосомы и кластеров гаплотипов не только на уровне этносов и популяций, но и на уровне фратрий, родов и отдельных фамильных групп. За единичными исключениями каждая фратрия и род имеют свой специфичный кластер гаплотипов, равноудаленных друг от друга.

In 2019, the SARS-CoV-2 beta-coronavirus, which caused a pandemic of severe acute respiratory

viral infection COVID-19 (from COronaVIrus Disease 2019), was first detected. The susceptibility to SARSCoV-2 and the nature of the course of the COVID-19 clinical picture are determined by many factors, including genetic characteristics of both the pathogen and the human. The SARS-CoV-2 genome has a similarity to the genomes of other coronaviruses, which are pathogenic for humans and cause a severe course of infection: 79% to the SARS-CoV genome and 50% to the MERS-CoV genome. The most significant differences between SARS-CoV-2 and other coronaviruses are recorded in the structure of the gene of the S protein, a key protein responsible for the virus binding to the receptor of the host organism cells. In particular, substitutions in the S protein of SARS-CoV-2, leading to the formation of the furin cleavage site that is absent in other SARS-like coronaviruses, were identified, which may explain the high pathogenicity of SARS-CoV-2. In humans, the genes that are significant for the initial stages of infection include ACE2, ANPEP, DPP4 (encode receptors for coronavirus binding); TMPRSS2, FURIN, TMPRSS11D, CTSL, CTSB (encode proteases involved in the entry of the coronavirus into the cell); DDX1 (the gene of ATP-dependent RNA helicase DDX1, which promotes replication of coronaviruses); and IFITM1, IFITM2, and IFITM3 (encode interferon-induced transmembrane proteins with an antiviral effect). These genes are expressed in many tissues (including those susceptible to the effects of SARS-CoV-2); rare and frequent variants that affect the structure of the encoded protein and its properties and expression level are described in them. A number of common genetic variants with proven functional significance are characterized by the variability in the allele frequency in the world’s populations, which can determine interpopulation differences in the prevalence of COVID-19 and in the clinical features of the course of this pathology. The expression level of genes that are important for the formation of the susceptibility to SARS-CoV-2 is affected by epigenetic modifications, comorbidities at the time of infection, taking medications, and bad habits.

Проведен анализ влияния дифференциальной экспрессии гена ADAMTS1 на радиационно-индуцированный ответ в клеточных линиях HeLa с нокаутом и сверхэкспрессией гена ADAMTS1. Клеточная линия с нокаутом гена была получена с помощью системы редактирования генома CRISPR/Cas9. Сверхэкспрессия гена ADAMTS1 обеспечивалась с помощью временной трансфекции плазмиды, содержащей кодирующую последовательность изучаемого гена. После воздействия на клеточные линии γ-излучением в диапазоне доз 2–8 Гр оценена клональная выживаемость, уровень микроядер и фокусов белков репарации ДНК γH2AX и 53BP1. Показано, что клеточная линия HeLa с нокаутом гена ADAMTS1 характеризуется снижением клональной выживаемости в 1.9 раз (p < 0.05) после облучения в дозе 2 Гр и повышенной частотой микроядер (55.3 ± 8.3‰) по сравнению с исходной клеточной линией HeLa (36.0 ± 4.2‰, p < 0.05), но не отличается по уровню фокусов белков репарации ДНК. Трансфекция клеточной линии HeLa с нокаутом ADAMTS1 плазмидой, несущей кодирующую последовательность изучаемого гена, приводит к снижению частоты радиационно-индуцированных микроядер с 55.3 ± 8.3 до 28.7 ± 10.3‰ (p < 0.05), что сопоставимо с частотой микроядер в исходной клеточной линии HeLa после облучения (36.0 ± 7.2‰). Полученные данные свидетельствуют об участии ADAMTS1 в формировании радиационно-индуцированного ответа в данном типе клеток.

In 2019, the SARS-CoV-2 beta-coronavirus, which caused a pandemic of severe acute respiratory viral infection COVID-19 (from COronaVIrus Disease 2019), was first detected. The susceptibility to SARS-CoV-2 and the nature of the course of the COVID-19 clinical picture are determined by many factors, including genetic characteristics of both the pathogen and the human. The SARS-CoV-2 genome has a similarity to the genomes of other coronaviruses, which are pathogenic for humans and cause a severe course of infection: 79% to the SARS-CoV genome and 50% to the MERS-CoV genome. The most significant differences between SARS-CoV-2 and other coronaviruses are recorded in the structure of the gene of the S protein, a key protein responsible for the virus binding to the receptor of the host organism cells. In particular, substitutions in the S protein of SARS-CoV-2, leading to the formation of the furin cleavage site that is absent in other SARS-like coronaviruses, were identified, which may explain the high pathogenicity of SARS-CoV-2. In humans, the genes that are significant for the initial stages of infection include ACE2, ANPEP, DPP4 (encode receptors for coronavirus binding); TMPRSS2, FURIN, TMPRSS11D, CTSL, CTSB (encode proteases involved in the entry of the coronavirus into the cell); DDX1 (the gene of ATP-dependent RNA helicase DDX1, which promotes replication of coronaviruses); and IFITM1, IFITM2, and IFITM3 (encode interferon-induced transmembrane proteins with an antiviral effect). These genes are expressed in many tissues (including those susceptible to the effects of SARS-CoV-2); rare and frequent variants that affect the structure of the encoded protein and its properties and expression level are described in them. A number of common genetic variants with proven functional significance are characterized by the variability in the allele frequency in the world’s populations, which can determine interpopulation differences in the prevalence of COVID-19 and in the clinical features of the course of this pathology. The expression level of genes that are important for the formation of the susceptibility to SARS-CoV-2 is affected by epigenetic modifications, comorbidities at the time of infection, taking medications, and bad habits.

В 2019 г. впервые обнаружен бета-коронавирус SARS-CoV-2, ставший причиной пандемии тяжелой острой респираторной вирусной инфекции COVID-19 (от COronaVIrus Disease 2019). Восприимчивость к SARS-CoV-2 и характер течения клинической картины COVID-19 определяются многими факторами, в том числе и генетическими особенностями как возбудителя, так и человека. Геном SARS-CoV-2 имеет сходство с геномами других патогенных для человека коронавирусов, вызывающих тяжелое течение инфекции: 79% – с геномом SARS-CoV и 50% – с геномом MERS-CoV. Наиболее значимые различия между SARS-CoV-2 и другими коронавирусами регистрируются в структуре гена S-белка – ключевого белка, отвечающего за связывание вируса с рецептором клеток организма-хозяина. В частности, в S-белке SARS-CoV-2 выявлены замены, приводящие к формированию сайта расщепления фурином, отсутствующего у других SARS-подобных коронавирусов, что может объяснять высокую патогенность SARS-CoV-2. У человека к числу генов, значимых для начальных этапов инфицирования, можно отнести ACE2, ANPEP, DPP4 (кодируют рецепторы связывания коронавируса); TMPRSS2, FURIN, TMPRSS11D, CTSL, CTSB (кодируют протеазы, участвующие в процессах проникновения коронавируса в клетку); DDX1 (ген АТФ-зависимой РНК-хеликазы DDX1, способствующей репликации коронавирусов); IFITM1, IFITM2 и IFITM3 (кодируют интерферон-индуцируемые трансмембранные белки, обладающие противовирусным эффектом). Данные гены экспрессируются во многих тканях (в том числе восприимчивых к воздействию SARS-CoV-2), в них описаны редкие и частые варианты, влияющие на структуру кодируемого белка, его свойства и уровень экспрессии. Для ряда частых генетических вариантов с доказанной функциональной значимостью характерна вариабельность частоты аллелей в популяциях мира, что может определять межпопуляционные различия в распространенности COVID-19 и в клинических особенностях течения данной патологии. На уровень экспрессии генов, значимых для формирования восприимчивости к SARS-CoV-2, влияют эпигенетические модификации, наличие сопутствующих заболеваний на момент инфицирования, прием лекарственных препаратов, вредные привычки.

The review discusses the data on the significant role of pregnancy in adaptive evolution of modern humans. In the aspect of evolutionary medicine, the main attention is paid to preeclampsia (PE), a severe hypertensive pathology of pregnancy. The current evolutionary hypotheses about the origin and causes of racial and ethnic variability in the incidence of this pathology in human populations are summarized. Studies that suggest the contribution of adaptive evolution to the formation of a hereditary predisposition to the development of PE are presented. Our results which first showed the significant role of negative selection in the formation of the genetic architecture of PE via the regulatory single nucleotide polymorphisms of new candidate genes for this pathology are demonstrated.

В обзоре рассмотрены данные о значимой роли беременности в адаптивной эволюции современного человека. В аспекте эволюционной медицины основное внимание уделяется тяжелой гипертензивной патологии беременности – преэклампсии (ПЭ). Обобщены имеющиеся на сегодняшний день эволюционные гипотезы о возникновении, причинах расовой и этнической вариабельности частоты развития данной патологии в популяциях человека. Приведены исследования, предполагающие вклад адаптивной эволюции в формирование наследственной предрасположенности к развитию ПЭ. Продемонстрированы собственные результаты, впервые выявившие значимую роль очищающего отбора в формировании генетической архитектуры ПЭ по системе регуляторных однонуклеотидных полиморфных вариантов новых генов-кандидатов данной патологии.

10.31857/S001667582105009X

For more than 100 years of existence of Wilson–Konovalov disease as an independent nosological form, the etiology and pathogenesis of this disease have been studied from different points of view—both clinical and genetic. However, to this day, new information is emerging not only about mutations in the ATP7B gene itself but also about modifying factors affecting the clinical picture of the disease. From a genetic point of view, the influence of modifier genes is undeniable, because owing to their action (protective or compensatory), some forms of Wilson–Konovalov disease can be explained and it is possible to further use this knowledge in the framework of personalized patient treatment. In this review, the authors consider the influence of various modifiers (intra- and extra-gene) on the course and manifestation of the clinical forms of Wilson–Konovalov disease. The authors show the possible mechanisms for the occurrence of milder or more severe forms of Wilson–Konovalov disease with the participation of certain genes.

Более чем за 100 лет после выделения болезни Вильсона–Коновалова в самостоятельную нозологическую форму этиология и патогенез этого заболевания изучены с разных точек зрения – как врачами-клиницистами, так и генетиками. Однако и по нынешний день появляются все новые сведения не только о мутациях в самом гене ATP7B, но и о модифицирующих факторах, влияющих на клиническую картину заболевания. С генетической точки зрения влияние генов-модификаторов неоспоримо, ведь за счет их действия (протективного или компенсирующего) можно объяснить клиническую вариабельность болезни Вильсона–Коновалова и возможно в дальнейшем использовать эти знания в рамках персонализированного лечения пациента. В настоящем обзоре рассматривается влияние различных модификаторов (внутри- и внегенных) на течение и проявление клинических форм болезни Вильсона–Коновалова. Авторами обозначены возможные механизмы возникновения более мягких или более тяжелых форм болезни Вильсона–Коновалова при участии определенных генов.