Том 13, № 4

Замены одиночных нуклеотидов (SNP) составляют значительную долю полиморфизма ДНК практически любых организмов и оказывают заметное влияние на их жизненный статус. Детекция уже известных SNP крайне важна, что обусловливает огромное разнообразие предложенных на сегодняшний день методов SNP-типирования. Одними из наиболее ранних методов анализа SNP являются аллель-специфичная гибридизация с олигонуклеотидами, получившая развитие в виде флуоресцентно-меченных зондов, и ПЦР-ПДРФ, основанный на расщеплении ампликонов подходящими рестрикционными эндонуклеазами, на сайты которых приходятся полиморфные нуклеотиды, или конструировании праймеров таким образом, что подобные сайты генерируются непосредственно в ходе ПЦР. Кратко рассмотрены также методы детекции одиночных нуклеотидов в гетеродуплексах с помощью некоторых химических реагентов и ряда эндонуклеаз.

Важность выявления однонуклеотидных замен в геномах разных организмов трудно переоценить, поскольку именно они во многом отвечают за жизненный статус и все шире используются в маркер-ориентированной селекции сельскохозяйственных животных и растений. Если de novo обнаружение полиморфных нуклеотидов осуществляется с помощью секвенирования отдельных генов или полных геномов, то детекция уже известных полиморфных нуклеотидов (генотипирование) проводится с помощью огромного количества методов с их бесчисленными вариациями. В данном обзоре дано краткое перечисление основных методов детекции полиморфных нуклеотидов и приведена небольшая историческая справка по терминологии однонуклеотидного полиморфизма, известного сейчас как ОНП или SNP, читаемого как «снип».

Новая коронавирусная инфекция за два года пандемии привела к тому, что количество отдельных вирионов SARS-CoV-2, образовавшихся у больных и у бессимптомных носителей, превысило секстиллион (1021) и в действие неизбежно должен был вступить закон диалектики перехода количества в качество в виде полиморфизма РНК этого квазивида. При этом у отдельных индивидов могут одновременно находиться отличающиеся по нуклеотидным последовательностям вирионы. С наибольшей вероятности разнообразие коронавирусов растет за счет людей со слабым иммунитетом, в которых SARS-CoV-2 персистирует длительное время, подвергаясь мутациям, вызываемых как действием вакцин, так и лекарственными препаратами, что в итоге порождает появление опасных вариантов вируса, способствующих возникновению волн пандемии. Таких вызывающих обеспокоенность вариантов коронавирусов, которым Всемирная организация здравоохранения рекомендовала присваивать обозначения с помощью букв греческого алфавита, насчитывается пока пять – Альфа, Бета, Гамма, Дельта и Омикрон, причем последний, появившись совсем недавно, уже успел практически вытеснить все предыдущие варианты. Рассмотрены гипотезы, пытающиеся объяснить неожиданное появление накопившего очень большое количество мутаций Омикрона. Одной из наиболее правдоподобных версий является предполагающая незаметное эволюционирование этого коронавируса, ввиду того, что он не представлял поначалу какой-либо угрозы и не попадал в поле зрения специалистов, но после одной-двух заключительных мутаций, приобрел принципиально иную способность размножаться и массово инфицировать людей. Однозначного ответа - хватит ли букв греческого алфавита для обозначения новых вариантов SARS-CoV-2 сейчас пока нет. Но в любом случае, несмотря на ускользание Омикрона (и возможно новых вариантов, включая его производные) от протективных антител, возникающих при заболевании или в результате прививок, защитой от COVID-19 является вакцинирование, поскольку даже не будучи способными противостоять самому заражению, они затрудняют размножение вируса внутри организма человека и тем самым облегчают течение болезни. Однако необходимо создавать новые вакцины с учетом мутировавших вариантов.

Плазмиды представляют собой отдельные генетические элементы, которые способны к автономной репликации в бактериальной клетке. Данные структуры активно используются для генетической модификации различных микроорганизмов. Искусственное привнесение рекомбинантных плазмид оказывает дополнительную метаболическую нагрузку у бактерии реципиента, что может приводить к потере генно-инженерной конструкции. Модификация клубеньковых бактерий с целью получения высокоэффективных азотфиксирующих штаммов представляет большой интерес. Тем не менее, данных по стабильности наследования искусственных векторов среди рекомбинантных штаммов ризобий не так много. В данной работе была проведена оценка стабильного наследования вектора pJN105ParaBAD клубеньковыми бактериями трех основных родов: Rhizobium, Sinorhizobium (Ensifer) и Mesorhizobium. Показано, что устойчивость наследования рекомбинантных плазмид в исследуемых штаммах зависела от их таксономического положения. Медленнее всего потеря плазмид наблюдалась у бактерий рода Ensifer. Напротив, быстрая элиминация вектора была отмечена у бактерий рода Mesorhizobium.

Кратко рассмотрены особенности ядерного генома собак, включая ряд референсных геномов, уделив наибольшее внимание однонуклеотидному полиморфизму ДНК в виде так называемых снипов. Отмечено, что под детекцией снипов подразумевают два процесса в виде их обнаружения de novo с помощью секвенирования ДНК, в том числе полногеномного, а также выявления уже известных снипов в геномах в ходе репликативных исследований на большом экспериментальном материале. Определенное внимание уделено специализированным базам данных и интернет-ресурсам по снипам у собак. Затронуты вопросы ДНК-регистрации отдельных особей собак на основе однонуклеотидного полиморфизма, что может иметь различные приложения, в том числе для криминалистики и для контроля за собаками, способствуя ликвидации бездомных собак как класса.

Водяные ДНК-знаки являются надежной технологией маркировки рекомбинантных штаммов бактерий, рас дрожжей, сортов и линий растений, включая ГМО. Водяной ДНК-знак представляет собой относительно короткую последовательность нуклеотидов, встроенную в ДНК какого-либо организма, с целью доказать его генно-инженерное или полностью синтетическое происхождение. В водяных ДНК-знаках может быть закодирована фактически любая небиологическая информация в виде фамилий авторов, мест их работы, неких уникальных текстов и пр. Причем разными авторами применяются различные способы превращения такой негенетической информации в нуклеотидные последовательности, кратко рассмотренные в данном обзоре. Помимо встраиваемых в геномы маркерных участков ДНК, водяными ДНК-знаками можно считать и добавляемые в различные среды и субстанции (подземные воды, нефть, молоко, чернила, пестициды и пр.) некие уникальные нуклеотидные последовательности, представляющие собой, в том числе химически синтезированные протяженные олигонуклеотиды, которые можно затем детектировать с помощью ПЦР. Уделено некоторое внимание в этом обзоре и проблеме ГМО, которой, на самом деле, существовать не должно в силу множества причин, главная из которых заключается в том, что ГМ-растения ничуть не опаснее обычных сортов сельскохозяйственных растений.