TY - JOUR

T1 - От цитогенетики к протеогеномике:

T2 - новые горизонты в исследовании анеуплодий

AU - Zadesenets, K. S.

AU - Rubtsov, N. B.

N1 - Задесенец, К. С. От цитогенетики к протеогеномике: новые горизонты в исследовании анеуплоидий / К. С. Задесенец, Н. Б. Рубцов // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2025. – Т. 29, № 3. – С. 335-348. – DOI 10.18699/vjgb-25-37. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (РНФ) № 24-24-00141.

PY - 2025

Y1 - 2025

N2 - Анеуплоидией принято считать потерю или приобретение копии целой хромосомы или ее района. Уже на ранних стадиях развития она, как правило, приводит к фатальным последствиям, включая гибель организма и пороки/аномалии развития. Длительное время предполагалось, что именно нарушение баланса генов приводит к выраженным эффектам как на клеточном, так и на организменном уровне, негативно сказываясь на формировании организма. Было показано, что возникший вследствие анеуплоидии дисбаланс генов индуцирует протеотоксический и метаболический стресс в клетке, ее замедленную пролиферацию, нестабильность ее генома, оксидативный стресс и пр. Однако для некоторых организмов была описана толерантность к анеуплоидиям, которая даже могла способствовать возникновению у них адаптивных преимуществ (например, резистентность к антибиотикам у патогенных штаммов грибов). Вероятно, значимым фактором является сложность тканевой и органной организации особей конкретного вида. К анеуплоидии преимущественно более толерантны полиплоидные организмы и виды, относительно недавно прошедшие полногеномную дупликацию. Особое внимание в обзоре уделено рассмотрению анеуплоидий половых хромосом человека. Помимо первичных эффектов или цис-эффектов (изменение количества транскриптов генов, находящихся на анеуплоидной хромосоме), анеуплоидия может вызывать вторичные или транс-эффекты (изменение уровня экспрессии генов, расположенных на других хромосомах). Результаты исследований последних лет заставили по-новому взглянуть на влияние анеуплоидии на структурно-функциональную организацию генома, транскриптом и протеом как клетки, так и целого организма. Несмотря на то что при анеуплоидии уровень экспрессии для большинства генов коррелирует с измененным числом копий генов в клетке, были описаны случаи дозовой компенсации, при которой уровень транскриптов генов, расположенных на анеуплоидной хромосоме, оставался неизменным. В обзоре приводятся результаты последних исследований, посвященных изучению компенсаторных механизмов дозовой компенсации изменения количества продуктов генов на посттранскрипционных и пострансляционных уровнях, снижающих негативный эффект анеуплоидии на гомеостаз клетки, а также влиянию экстрахромосом на пространственную организацию генома, изменению паттернов экспрессии генов вследствие ее наличия. Кроме того, отдельно обсуждаются варианты сегментных анеуплоидий и изменения числа копий участков генома. Рассмотрено не только значение их состава, но также его локализация в хромосоме и в разных компартментах интерфазного ядра. Решение поднятых вопросов может внести большой вклад в совершенствование цитогеномной диагностики и в создание необходимой базы данных для корректной интерпретации выявленных случаев и сегментной анеуплоидии, и варьирующих по числу копий участков генома.

AB - Анеуплоидией принято считать потерю или приобретение копии целой хромосомы или ее района. Уже на ранних стадиях развития она, как правило, приводит к фатальным последствиям, включая гибель организма и пороки/аномалии развития. Длительное время предполагалось, что именно нарушение баланса генов приводит к выраженным эффектам как на клеточном, так и на организменном уровне, негативно сказываясь на формировании организма. Было показано, что возникший вследствие анеуплоидии дисбаланс генов индуцирует протеотоксический и метаболический стресс в клетке, ее замедленную пролиферацию, нестабильность ее генома, оксидативный стресс и пр. Однако для некоторых организмов была описана толерантность к анеуплоидиям, которая даже могла способствовать возникновению у них адаптивных преимуществ (например, резистентность к антибиотикам у патогенных штаммов грибов). Вероятно, значимым фактором является сложность тканевой и органной организации особей конкретного вида. К анеуплоидии преимущественно более толерантны полиплоидные организмы и виды, относительно недавно прошедшие полногеномную дупликацию. Особое внимание в обзоре уделено рассмотрению анеуплоидий половых хромосом человека. Помимо первичных эффектов или цис-эффектов (изменение количества транскриптов генов, находящихся на анеуплоидной хромосоме), анеуплоидия может вызывать вторичные или транс-эффекты (изменение уровня экспрессии генов, расположенных на других хромосомах). Результаты исследований последних лет заставили по-новому взглянуть на влияние анеуплоидии на структурно-функциональную организацию генома, транскриптом и протеом как клетки, так и целого организма. Несмотря на то что при анеуплоидии уровень экспрессии для большинства генов коррелирует с измененным числом копий генов в клетке, были описаны случаи дозовой компенсации, при которой уровень транскриптов генов, расположенных на анеуплоидной хромосоме, оставался неизменным. В обзоре приводятся результаты последних исследований, посвященных изучению компенсаторных механизмов дозовой компенсации изменения количества продуктов генов на посттранскрипционных и пострансляционных уровнях, снижающих негативный эффект анеуплоидии на гомеостаз клетки, а также влиянию экстрахромосом на пространственную организацию генома, изменению паттернов экспрессии генов вследствие ее наличия. Кроме того, отдельно обсуждаются варианты сегментных анеуплоидий и изменения числа копий участков генома. Рассмотрено не только значение их состава, но также его локализация в хромосоме и в разных компартментах интерфазного ядра. Решение поднятых вопросов может внести большой вклад в совершенствование цитогеномной диагностики и в создание необходимой базы данных для корректной интерпретации выявленных случаев и сегментной анеуплоидии, и варьирующих по числу копий участков генома.

KW - aneuploidy

KW - architectureofinterphase nucleus

KW - chromosomal instability

KW - differential geneexpression

KW - dosage compensation

KW - genomic diversity

KW - monoallelicexpression

KW - mosaicism

KW - proteindegradation

KW - ubiquitin-proteasomesystem

UR - https://www.mendeley.com/catalogue/61746f48-a19b-32e2-8a17-c90a32b8e589/

UR - https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-105008015542&origin=inward&txGid=776a458a2fcebb8657c8f68a13493308

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=82493221

U2 - 10.18699/vjgb-25-37

DO - 10.18699/vjgb-25-37

M3 - статья

VL - 29

SP - 335

EP - 348

JO - Вавиловский журнал генетики и селекции

JF - Вавиловский журнал генетики и селекции

SN - 2500-0462

IS - 3

ER -