1.     Основное направление фундаментальных и фундаментально-ориентированных исследований

Механизмы регуляции  и эволюция мейотический рекомбинации у животных (группа мейоза).

Разработка и применение методов  генетического анализа для  идентификации и картирования генов, контролирующих разнообразие по сложным признакам в популяциях  животных и человека (группа методов генетического анализа).

 

2.     Задачи, решаемые в настоящее время в рамках бюджетного проекта

В рамках базового бюджетного проекта VI.53.1.4. «Молекулярная и функциональная организация и эволюция хромосом эукариот» (координатор - д.б.н. Н.Б. Рубцов) проводится изучение молекулярного состава,  пространственной организации и особенностям синапсиса, рекомбинации и сегрегации половых хромосом, находящихся на разных стадиях их эволюции – от возникновения до деградации. Результаты данного исследования позволят пролить свет на механизмы возникновения и эволюции половых хромосом животных и специфику действия этих механизмов в разных таксонах.  В рамках данного проекта будут установлены причины утраты способности к синапсису и рекомбинации между половыми хромосомами у асинаптических видов млекопитающих  и выявлены альтернативные механизмы ахиазматической сегрегации половых хромосом.  Результаты данного исследования могут быть полезны для выявления механизмов нарушения синапсиса, рекомбинации и сегрегации половых хромосом человека и сельско-хозяйственных животных.

В рамках базового бюджетного проекта «Молекулярно-генетические механизмы процесса доместикации, комплексных поведенческих, морфологических и физиологических признаков: экспериментальные исследования на селекционных моделях животных» (координатор – д.б.н., проф. А.Л. Маркель), проводится разработка и исследование свойств методов генетического картирования, основанных на региональном анализе ассоциаций и позволяющих суммарно учитывать вклад большого числа редких аллелей одного или нескольких генетических локусов на формирование признака.  В результате этих разработок будут созданы методы, позволяющие вовлекать в анализ ассоциаций результаты секвенирования экзома и одновременно тестировать все редкие варианты в пределах одного гена или метаболического пути. Разработанные методы позволят не только идентифицировать дополнительные локусы, не выявляемые полногеномным анализом ассоциаций,  но и однозначно указать на ген, лежащий в этом локусе.

 

3.     Прикладные разработки

Разработаны и представлены в открытом доступе пакеты программ для идентификации и картирования генов, контролирующих разнообразие по сложным признакам в популяциях  животных и человека.

Программы доступны для скачивания по адресам

 http://mga.bionet.nsc.ru/soft/index.html

http://www.genabel.org/

 

4.     Иллюстрированное описание лучших результатов, полученных подразделением за последние 5 лет

1. Разработан новый метод полногеномного анализа ассоциаций – главного инструмента картирования генов человека. По точности анализа новый метод GRAMMAR-Gamma соответствует лучшим из существующих методов, тогда как по скорости превышает их  на порядки. Это – единственный метод, который может быть использован для анализа данных, полученных при секвенировании генома. Статья, описывающая метод, опубликована в журнале Nature Genetics.

Svishcheva GR, Axenovich TI, Belonogova NM, van Duijn CM, Aulchenko YS, Rapid variance-components based method for whole genome association analysis, Nature Genetics, 2012, 44(10):1166-70.

Рисунок 1. Сравнение времени работы GRAMMAR-Gamma и самых быстрых из существующих методов.

 

Впервые получены данные, свидетельствующие о зависимости степени синаптической подгонки от локализации сайтов рекомбинации в пределах инверсии. Если кроссинговер произошел в середине инверсионной петли, то замещение гомологичного синапсиса негомологичным начнется с двух концов петли, достигнет середины, и линейный бивалент сформируется практически беспрепятственно. Если же обмен произошел где угодно, но не в середине петли, то процесс подгонки «упрется» в рекомбинационную точку.