The origin of multiaberrant cells (MACs) was studied by comparing the structure and intensity of chromosome damage in peripheral blood lymphocytes of two groups of people: workers of Siberian Chemical Plant differing in the content of plutonium-239 in their bodies, and inhabitants of a non-polluted settlement (control group). Plutonium-239 is known to be a long-lived densely-ionizing source of α-radiation with high linear energy delivery; therefore, it has a stronger effect on cell hereditary structures than γ-rays. In persons with the content of plutonium-239 higher than 13 nCu, the frequency of MAC was 0.105% which at least tenfold exceeds the spontaneous level. The chromosome-type aberrations that are usually induced by ionizing radiation predominated in MACs. Our results suggest that MAC formation may be caused by internal body irradiation with the incorporated sources of densely-ionizing radiation.

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.

Microsatellites (MSs) are short tandem DNA repeats with the repetitive motif of two to six nucleotides, forming tracts up to hundreds of nucleotides long. Notwithstanding the active use of MSs in genetic studies of various biological problems, the reasons for their wide occurrence in the genome, their possible functions, and mutational behavior are still unclear. The mutation rate in MS repeats is on average several orders of magnitude higher than in the remaining DNA, which allows for direct estimation of evolutionary transformation rate in nucleotide sequences of the genome. Mutation process in MSs is highly heterogeneous, with distinct differences between species; furthermore, within a species it differs among loci with different repeat size, among alleles of one locus, and among individuals of different sex and age. Most MS mutations are caused by DNA slippage during replication but the probability of this event depends on the locus. In this review, a number of models of MS evolution are discussed, which account for the relationship between mutation rate and allele size, different mutation direction in alleles of different size, and the appearance of point mutations within repeat tracts restricting allele size. The MS evolution is considered mainly in the context of selective neutrality, although there is evidence showing functional significance of some variants of tandem repeats and thus their possible selective value.

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.

The results of standard cytogenetic analysis of the long-term cultures of embryonic fibroblasts of 478 first-trimester spontaneous abortions were retrospectively reviewed. In 16% of embryos with cytogenetically confirmed karyotype 46,XX, the Y chromosome was found by molecular genetic methods. Prior to obtaining the chromosome preparations, the cell cultures of Y chromosome-carrying embryos were maintained for a longer period than the cultures of embryos without the Y chromosome. Thus, a late entry of a culture into the log-growth phase serves as marker of maternal cell contamination. We developed a mathematical model for assessment of karyotype incidence and the “sex ratio” of spontaneous abortions, taking into account risk of maternal cell contamination in extraembryonic tissue cultures. Thus estimated, the incidence of chromosomal abnormalities in the studied sample increased from 54.6 to 60.3% and the expected sex ratio increased from 0.66 to 1.02 in abortions with normal karyotype. Using molecular analysis of inheritance of polymorphic DNA markers of six autosomes (2, 11, 16, 19, 20, and 21), the proposed model was tested on 60 embryos with karyotype 46,XX and their parents. Numerical chromosome abnormalities were revealed in uncultured tissues of seven abortions (11.7%), including four without the Y chromosome, which is in a good agreement with the expected incidence of karyotype abnormalities (8.3%) predicted by our model. In view of this, estimating risk of maternal cell contamination in embryonic cell cultures seems necessary for correctly assessing the effect of natural selection in humans, for understanding the mechanisms that determine the sex ratio, and for evaluating the accuracy of prenatal cytogenetic diagnosis of chromosomal abnormalities.

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.

The frequency of spontaneous aneuploidy of the four autosomes and both sex chromosomes in the interphase nuclei of cultured and noncultured lymphocytes from clinically healthy men was examined by use of two-color fluorescent in situ hybridization (FISH). It was shown that in noncultured cells from the individuals examined autosomal nullisomies were practically not detected (the frequency 0 to 0.01%). At the same time, the frequency of such cells with either Y, or X nullisomy was at least an order of magnitude higher (about 0.15%). This frequency was comparable with the level of Y- or X-disomic cells, and also with autosomal monosomies, precluding from consideration of X-nullisomic cells as hybridization artifact. During lymphocyte cultivation, a statistically significant increase in the total frequency of Y- or X-nullisomic cells was observed already after the first cell division cycle. Thus, interphase FISH analysis is a sufficiently sensitive method enabling detection of higher, compared to the autosomes, loss of sex chromosomes in the process of cell division, a phenomenon observed during replicative cell aging, as well as during natural aging of the organism. Male cells with the de novo lost single X chromosome, probably, switch to apoptosis and do not survive during further life of a cell population. The frequency of total aneuploidy in human somatic cells with the correction for the resolution capacity of the interphase FISH analysis was estimated to be 5.62 and 6.90% for noncultured and cultured cells, respectively. This aneuploidy level is close to that in spermatozoa. The data obtained can serve as the basis for the examination of the aneugenic (aneuploidy-inducing) genotoxic effects and for the analysis of interindividual genetic instability.

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.

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.

No abstract available

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.

Цель исследования. Анализ ассоциаций идиопатических нарушений сердечной проводимости (НСП) с полиморфизмом митохондриального генома. Материалы и методы. Провели семейное обследование 431 пробанда, имеющего различные варианты НСП и 1347 их родственников I, II, III степени родства (основная группа). 1-я подгруппа - 158 пробандов с атриовентрикулярными блокадами (АВБ) различной степени и 518 их родственников. 2-я подгруппа - 50 пробандов с полной блокадой правой ножки пучка Гиса (ПГ) и 161 их родственник. 3-я подгруппа - 108 пробандов с полной блокадой левой ножки ПГ и блокадой левой передней ветви ПГ и 152 их родственника. 4-я подгруппа - 115 пробандов с синдромом слабости синусового узла и 327 их родственников. Контрольная группа состояла из 104 пробандов без клинико-электрокардиографических проявлений заболевания сердца и 321 их родственника. Всем обследуемым проводили электрокардиографию, атропиновую пробу, эхокардиоскопию, электрофизиологическое исследование сердца, а также исследование митохондриальной ДНК (мтДНК). Результаты. Сравнение частот сайтов рестрикции петли D мтДНК в группе больных с идиопатическими НСП и в контроле позволило выявить достоверное повышение частоты сайта Нае III16517 в группе больных (р - 0,0480). Разделение группы больных по локализации блокад (атриовентрикулярные и внутрижелудочковые) показало, что повышение частоты этого сайта более выражено в группе больных с АВБ, где она составила 86,36% (уровень значимости при сравнении с контролем 0,0059). Выявлена ассоциация варианта ""+"" по сайту рестрикции Нае III 16517 мтДНК с нарушениями сердечной проводимости, более выраженная при АВБ. Заключение. Изменчивость мтДНК представляет собой возможный этиологический фактор патогенеза идиопатических НСП.

Проведено исследование полиморфных вариантов генов синтаз оксида азота (NOS) у населения Сибири, различающегося по расово-этническому составу (русские, тывинцы, буряты и якуты), а также в группах больных с сердечно-сосудистой патологией: ишемической болезнью сердца, эссенциальной гипертензией, идиопатической гипертрофической кардиомиопатиией. В популяциях было показано отклонение от равновесия Харди-Вейнберга для двух полиморфных вариантов гена NOS3: С774Т - в пос. Тоора-Хем, С691Т - в пос. Тоора-Хем и Кунгуртуг (Тыва), Томске и во всех выборках бурят (р<0,001). Установлено, что полиморфизмы G894T и С691Т гена NO S3 достоверно чаще встречаются у пациентов с коронарным атеросклерозом и эссенциальной гипертензией, С691Т - у лиц с идиопатической гипертрофической кардиомиопатией. Показано, что полиморфные варианты группы генов NOS: G894T NOS3, С/Т NOS1, G954C NOS2 взаимосвязаны с показателями липидного спектра крови (холестерин в составе липопротеинов низкой и очень низкой плотности, триглицериды) у больных коронарным атеросклерозом и параметрами суточного профиля артериального давления у больных эссенциальной гипертензией.

Технологическая деятельность человека, включающая добычу полезных ископаемых, функционирование предприятий ядерно-топливного цикла, испытания ядерного оружия, применение радиотерапии и рентгенодиагностики в медицине приводит к повышению концентрации радиоактивных веществ в среде и в результате этого — к внешнему и внутреннему облучению большего числа людей. Несмотря на это, основные контингенты в лице за исключением персонала некоторых звеньев технологического процесса предприятий ядерно-топливного цикла, подвергаются воздействию малых"" доз ионизированного излучения. Данные о биологической эффективности и механизмах действия «малых» доз ИИ до настоящего времени остаются противоречивыми, поскольку эффекты ""малых"" доз ИИ оценивали, главным образом, экстраполяцией результатов, полученных при облучении экспериментальных животных относительно высокими дозами. Результаты такой экстраполяции привели к созданию нескольких концепций, объясняющих закономерности возникновения генетических повреждений при воздействии ""малых"" доз ИИ на облучённый организм или клеточные культуры. Это линейная бес пороговая концепция[2] ; нелинейная [3]; отстаивающая существование явления гормезиса [4]. Однако данные последних лет свидетельствуют о том, что появление генетических повреждений при воздействии ""малых"" доз ИИ не укладывается в рамки какой-либо одной концепции, т.к. характеризуется взаимодействием сложных внутриклеточных механизмов, к которым относятся механизмы эксцизионной репарации [5], репарации двунитиевых разрывов ДН К [б], изменения экспрессии некоторых специфических генов и других [7]. Известно, что ИИ мажет вызывать у живых организмов детерминистские (лучевая болезнь, сокращение продолжительности жизни, поражение иммунной системы) и стохастические (канцерогенез, генетические изменения) эффекты, которые зависят от дозы, её мощности и времени, прошедшего с момента облучения. В последние десятилетия большое внимание уделяется оценке темпов мутационного процесса и объема генетического груза в популяциях человека, подвергшихся воздействию неблагоприятных факторов. Для такой оценки применяются несколько подходов: фенотипический анализ, изучающий частоты наследственных заболеваний, врожденных пороков развития и репродуктивную функцию; цитогенетический анализ (рутинный и FISH), изучающий частоты нестабильных и стабильных хромосомных аберраций, анеуплодий и сестиринских хроматидных обменов (СХО) в соматических клетках человека; молекулярно-генетический анализ, позволяющий изучать генные мутации в соматических и половых клетках.