Biomics

Рассмотрен достаточно простой способ выявления полиморфизма ДНК у собак в виде амплификации неких случайных участков генома с помощью RAPD-анализа с праймерами с произвольными нуклеотидными последовательностями, не требующий предварительного знания последовательностей азотистых оснований детектируемых фрагментов ДНК. Однако информация о полных геномах исследуемых видов организмов и в данном случае собак позволяет провести предварительный in silico RAPD-анализ с целью прогнозировать ожидаемые результаты по каждому праймеру и их мультиплексной композиции, что дает возможность на этом этапе до проведения «мокрых» экспериментов произвести отбраковку неподходящих праймеров. В случае известных геномов ряда близких организмов, что как раз имеет место для собак, то проведенный in silico мультиплексный RAPD-анализ с шестью декамерными праймерами, последовательности которых исключают образование в ПЦР гомо- и гетеродимеров показал как геномное сходство, так и отличия между разными породами, а также с их диким ближайшим из ныне живущих сородичем – серым волком. Мультиплексный in silico RAPD-анализ представляет собой виртуальную ПЦР и если удалять из такой амплификации общие для всех исследуемых организмов ампликоны, оставляя только значимые, то этот инструмент в виде созданной нами программы ABCDNA_GS может использоваться для установления филогенетического родства особенно тех организмов, чьи геномы высоко коллинеарны, что как раз свойственно геномам разных пород собак.

собака, Canis familiaris, ДНК, геном, полиморфизм, RAPD-анализ, ПЦР, праймеры, генетическое штрих-кодирование

1. Гарафутдинов Р.Р., Баймиев Ан.Х., Малеев Г.В., Алексеев Я.И., Зубов В.В., Чемерис Д.А., Кирьянова О.Ю., Губайдуллин И.М., Матниязов Р.Т., Сахабутдинова А.Р., Никоноров Ю.М., Кулуев Б.Р., Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. Разнообразие праймеров для ПЦР и принципы их подбора. Биомика. 2019. Т.11(1). С. 23–70. DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2019-04
2. Гарафутдинов Р.Р., Гайнуллина К.П., Кирьянова О.Ю., Юрина А.В., Долматова И.Ю., Логинов О.Н., Чемерис А.В. Полиморфизм ДНК лошади Equus caballus и методы его выявления // Биомика. 2020. Т.12(2). С. 272-299. DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2020-16
3. Гарафутдинов Р.Р., Чемерис Д.А., Сахабутдинова А.Р., Алексеев Я.И., Геращенков Г.А., Гиниятов Ю.Р., Аминев Ф.Г., Чемерис А.В. Полиморфизм ДНК собак (Canis familiaris L.). III. VNTR- и STR-локусы. Их применение в собаководстве и криминалистике // Biomics. 2021. Т.13(3). С.321-346. DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2021-23
4. Гиниятов Ю.Р., Чемерис Д.А., Яхин О.И., Гарафутдинов Р.Р., Чемерис А.В. Прасобаки, собаки и их будущее // Biomics. 2021. Т.13(3). С. 288-297. DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2021-20
5. Кирьянова О.Ю., Кирьянов И.И., Кулуев Б.Р., Чемерис А.В., Гарафутдинов Р.Р., Губайдуллин И.М. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020610703 ABCDNA_GS (Amplified Bar-Coded DNA Genome/Specimen) от 17.01.2020 г.
6. Кирьянова О.Ю., Кулуев Б.Р., Кулуев А.Р., Губайдуллин И.М., Чемерис А.В. Мультиплексный in silico RAPD-анализ ряда родственных растений с отличающимися размерами геномов и перспективы такого подхода для ДНК-паспортизации сортов сельскохозяйственных растений // Биомика. 2020. Т.12. №2. С. 194-210. DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2020-10
7. Кулуев Б.Р., Баймиев Ан.Х., Геращенков Г.А., Чемерис Д.А., Зубов В.В., Кулуев А.Р., Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. Методы ПЦР для выявления мультилокусного полиморфизма ДНК у эукариот, основанные на случайном праймировании // Генетика. 2018. Т.54. С.495-511. DOI: https://doi.org/10.7868/S0016675818050016
8. Кулуев Б.Р., Баймиев Ан.Х., Геращенков Г.А., Юнусбаев У.Б., Гарафутдинов Р.Р., Алексеев Я.И., Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. Сто лет гаплоидным геномам. Сейчас наступает время диплоидных // Биомика. 2020. Т.12(4). С. 411-434. DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2020-33
9. Чемерис Д.А., Гиниятов Ю.Р., Гарафутдинов Р.Р., Чемерис А.В. Полиморфизм ДНК собак (Canis familiaris L.). I. Происхождение, распространение собак в свете молекулярно-биологических данных об их митохондриальных и ядерных геномах // Biomics. 2021.   Т.13(3).   С.298-308.   DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2021-21
10. Corley-Smith G.E., Lim C.J., Kalmar G.B., Brandhorst B.P. Efficient detection of DNA polymorphisms by fluorescent RAPD analysis. Biotechniques. 1997. V. 22. P. 690-699. doi: 10.2144/97224st04
11. Ezer AD, Williams RW, Goldowitz D. Arbitrary primer PCR of dog DNA with estimates of average heterozygosity // J. Hered. 1996. V.87(6). P.450-455. doi: https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.jhered.a023036   
12. Gu W, Acland GM, Langston AA, Ostrander EA, Aguirre GD, Ray K. Identification of a RAPD marker linked to progressive rod-cone degeneration in dogs // Mamm. Genome. 1998. V.9(9). P.740-744. doi: https://doi.org/10.1007/s003359900855
13. Gu W, Post CM, Aguirre GD, Ray K. Individual DNA bands obtained by RAPD analysis of canine genomic DNA often contain multiple DNA sequences // J. Hered.   1999.   V.90(1).   P.96-98.   doi: https://doi.org/10.1093/jhered/90.1.96
14. Lee JC, Chang JG. Random amplified polymorphic DNA polymerase chain reaction (RAPD PCR) fingerprints in forensic species identification // Forensic Sci. Int. 1994. V.67(2). P.103-107. doi: https://doi.org/10.1016/0379-0738(94)90325-5
15. Lindblad-Toh K, Wade CM, Mikkelsen TS, Karlsson EK, Jaffe DB, Kamal M, Clamp M, Chang JL, Kulbokas EJ 3rd, Zody MC, Mauceli E, Xie X, Breen M, Wayne RK, Ostrander EA, Ponting CP, Galibert F, Smith DR, DeJong PJ, Kirkness E, Alvarez P, Biagi T, Brockman W, Butler J, Chin CW, Cook A, Cuff J, Daly MJ, DeCaprio D, Gnerre S, Grabherr M, Kellis M, Kleber M, Bardeleben C, Goodstadt L, Heger A, Hitte C, Kim L, Koepfli KP, Parker HG, Pollinger JP, Searle SM, Sutter NB, Thomas R, Webber C, Baldwin J, Abebe A, Abouelleil A, Aftuck L, Ait-Zahra M, Aldredge T, Allen N, An P, Anderson S, Antoine C, Arachchi H, Aslam A, Ayotte L, Bachantsang P, Barry A, Bayul T, Benamara M, Berlin A, Bessette D, Blitshteyn B, Bloom T, Blye J, Boguslavskiy L, Bonnet C, Boukhgalter B, Brown A, Cahill P, Calixte N, Camarata J, Cheshatsang Y, Chu J, Citroen M, Collymore A, Cooke P, Dawoe T, Daza R, Decktor K, DeGray S, Dhargay N, Dooley K, Dooley K, Dorje P, Dorjee K, Dorris L, Duffey N, Dupes A, Egbiremolen O, Elong R, Falk J, Farina A, Faro S, Ferguson D, Ferreira P, Fisher S, FitzGerald M, Foley K, Foley C, Franke A, Friedrich D, Gage D, Garber M, Gearin G, Giannoukos G, Goode T, Goyette A, Graham J, Grandbois E, Gyaltsen K, Hafez N, Hagopian D, Hagos B, Hall J, Healy C, Hegarty R, Honan T, Horn A, Houde N, Hughes L, Hunnicutt L, Husby M, Jester B, Jones C, Kamat A, Kanga B, Kells C, Khazanovich D, Kieu AC, Kisner P, Kumar M, Lance K, Landers T, Lara M, Lee W, Leger JP, Lennon N, Leuper L, LeVine S, Liu J, Liu X, Lokyitsang Y, Lokyitsang T, Lui A, Macdonald J, Major J, Marabella R, Maru K, Matthews C, McDonough S, Mehta T, Meldrim J, Melnikov A, Meneus L, Mihalev A, Mihova T, Miller K, Mittelman R, Mlenga V, Mulrain L, Munson G, Navidi A, Naylor J, Nguyen T, Nguyen N, Nguyen C, Nguyen T, Nicol R, Norbu N, Norbu C, Novod N, Nyima T, Olandt P, O'Neill B, O'Neill K, Osman S, Oyono L, Patti C, Perrin D, Phunkhang P, Pierre F, Priest M, Rachupka A, Raghuraman S, Rameau R, Ray V, Raymond C, Rege F, Rise C, Rogers J, Rogov P, Sahalie J, Settipalli S, Sharpe T, Shea T, Sheehan M, Sherpa N, Shi J, Shih D, Sloan J, Smith C, Sparrow T, Stalker J, Stange-Thomann N, Stavropoulos S, Stone C, Stone S, Sykes S, Tchuinga P, Tenzing P, Tesfaye S, Thoulutsang D, Thoulutsang Y, Topham K, Topping I, Tsamla T, Vassiliev H, Venkataraman V, Vo A, Wangchuk T, Wangdi T, Weiand M, Wilkinson J, Wilson A, Yadav S, Yang S, Yang X, Young G, Yu Q, Zainoun J, Zembek L, Zimmer A, Lander ES. Genome sequence, comparative analysis and haplotype structure of the domestic dog // Nature.   2005. V.438(7069). P.803-819. doi: https://doi.org/10.1038/nature04338
16. Olivier M, Lust G. Two DNA sequences specific for the canine Y chromosome // Anim. Genet. 1998. V.29(2). P.146-149. doi: https://doi.org/10.1046/j.1365-2052.1998.00299.x
17. Olivier M, Meehl MA, Lust G. Random amplified polymorphic DNA (RAPD) sequences as markers for canine genetic studies // J. Hered. 1999. V.90(1). P.78-82. doi: https://doi.org/10.1093/jhered/90.1.78
18. Rothuizen J, Van Wolferen M. Randomly amplified DNA polymorphisms in dogs are reproducible and display Mendelian transmission // Anim. Genet. 1994. V.25(1). P.13-18.
19. Semenova SK, Illarionova NA, Vasil'ev VA, Shubkina AV, Ryskov AP. Genetic analysis and estimation of genetic diversity in east-European breeds of swift hounds (Canis familiaris L.) based on the data of genomic studies using RAPD markers // Russian J. Genetics. 2002. V.38(6). P.842-852 
20. Stepniak E, Zagalska MM, Switoński M. Use of RAPD technique in evolution studies of four species in the family Canidae // J. Appl. Genet. 2002. V.43(4). P.489- 499.
21. Wang X., Miller A.B., Lepine A.J., Scott J.D., Murphy K.E. Analysis of randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) for identifying genetic markers associated with canine hip dysplasia // J. Hered. 1999. V.90(1). P.99-103. doi: https://doi.org/10.1093/jhered/90.1.99
22. Welsh J, McClelland M. Fingerprinting genomes using PCR with arbitrary primers // Nucleic Acids Res. 1990.        V.18(24).    P.7213-7218.    doi: https://doi.org/10.1093/nar/18.24.7213 
23. Williams J.G., Kubelik A.R., Livak K.J., Rafalski J.A., Tingey S.V. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers // Nucleic Acids Res. 1990. V. 18. P. 6531-6535. doi: https://doi.org/10.1093/nar/18.22.6531