Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 90, № 11 (2025)
Статьи
ПЯТЬ ДЕСЯТИЛЕТИЙ НАУЧНОЙ ЖИЗНИ АНДРЕЯ НИКОЛАЕВИЧА БЕЛОЗЕРСКОГО
Биохимия. 2025;90(11):1539–1543
1539–1543
ЛАБОРАТОРНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ: МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА И ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ
Аннотация
Адаптивная лабораторная эволюция (adaptive laboratory evolution, ALE) направлена на исследование молекулярных основ адаптации и широко используется как инструмент для более глубокого понимания генетических и/или метаболических путей эволюции. Одна из основных задач экспериментальной эволюции – предсказать, какие мутации являются «значимыми» движущими силами адаптации. Использование повторного секвенирования всего генома позволяет легко идентифицировать мутации, возникшие во время ALE, и, как следствие, те биохимические изменения, которые произошли с экспериментальными линиями. В то же время ALE имеет и практическую составляющую – это инновационный подход к созданию эволюционировавших штаммов микробов с желаемыми характеристиками, такими как быстрый рост, устойчивость к стрессам, эффективное использование различных субстратов, производство продуктов с достаточно высокой добавленной стоимостью (аминокислоты, этанол, ароматические соединения, липиды). В представленном обзоре были проанализированы результаты работ, объясняющих и демонстрирующих связь мутаций с наблюдаемыми фенотипическими и биохимическими изменениями, а также возможности микроорганизмов как модельных объектов для проведения лабораторных эволюционных экспериментов и проверки различных эволюционных гипотез. Мы постарались отметить достижения, полученные при использовании стратегии ALE, а также обратить внимание на нерешенные вопросы и ограничения метода.
Биохимия. 2025;90(11):1544-1560
1544-1560
РОЛЬ НЕГОМОЛОГИЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ КОНЦОВ РАЗРЫВОВ ДНК И ОПОСРЕДОВАННОГО МИКРОГОМОЛОГИЕЙ СОЕДИНЕНИЯ КОНЦОВ РАЗРЫВОВ ДНК В ХРОМОСОМНЫХ ПЕРЕСТРОЙКАХ
Аннотация
Пути репарации двуцепочечных разрывов ДНК различаются по степени защиты от ошибок в соединении концов разрыва. При соединении концов разрывов ДНК, произошедших на разных хромосомах, могут образоваться транслокации, в том числе приводящие к возникновению опухолей. В этом обзоре мы рассмотрим основные механизмы репарации двуцепочечных разрывов ДНК и факторы, которые влияют на выбор пути репарации, а также их вклад в образование хромосомных перестроек в клетках человека.
Биохимия. 2025;90(11):1561-1578
1561-1578
ЦИРКУЛИРУЮЩАЯ ОПУХОЛЕВАЯ ДНК И ВОЗМОЖНОСТИ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ НЕОАДЬЮВАНТНОГО ЛЕКАРСТВЕННОГО ЛЕЧЕНИЯ У БОЛЬНЫХ РАКОМ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
Аннотация
В обзоре рассмотрены основные характеристики и особенности анализа циркулирующей опухолевой ДНК (цоДНК), которая составляет малую часть внеклеточной ДНК у онкологических пациентов. ЦоДНК в настоящее время рассматривается как перспективный маркер для оценки эффективности лечения, прогноза и мониторинга онкологических заболеваний, в том числе рака молочной железы (РМЖ). Значительное количество пациенток с РМЖ получают неоадъювантную лекарственную терапию, от эффективности которой во многом зависит необходимость и объем дальнейшего лекарственного лечения. Наиболее чувствительным методом оценки эффекта неоадъювантной лекарственной терапии может быть определение цоДНК, которое обеспечивает регулярное динамическое наблюдение за молекулярными изменениями в процессе лечения, позволяет прогнозировать ответ на неоадъювантную лекарственную терапию и риск развития рецидива заболевания. Данный метод может стать дополнительным инструментом индивидуализации лечения РМЖ.
Биохимия. 2025;90(11):1579–1600
1579–1600
In vivo И in vitro МОДЕЛИ ИНФЕКЦИИ, ВЫЗЫВАЕМОЙ ВИРУСОМ ГЕПАТИТА В
Аннотация
Вирус гепатита В (Orthohepadnavirus hominoides) (BTB) – гепатотропный вирус из семейства Hepadnaviridae, возбудитель острого и хронического гепатита В (XTB). В исходе XTB у пациентов формируется цирроз печени и гепатоцеллюлярная карцинома (ГЦК), представляющие собой существенную проблему для мирового здравоохранения. В ядре инфицированных гепатоцитов при XTB геном BFB представлен пулом молекул кольцевой ковалентно замкнутой ДНК (ккзДНК), персистирующим на протяжении всей жизни пациента. В настоящее время ввиду невозможности прямого воздействия на ккзДНК используемые методы терапии направлены на продолжительное подавление вирусной репликации и применяются пожизненно. Для разработки и тестирования противовирусных средств, направленных на полную элиминацию BFB, необходимы релевантные in vivo и in vitro модели. Среди лабораторных животных моделей выделяют: естественно восприимчивых к BFB животных; суррогатные модели с использованием животных, восприимчивых к родственным гепаднавирусам; животных, в организм которых геном BFB доставляется в составе рекомбинантных векторов; а также модели, полученные путем ксенотрансплантации ксенографтов клеток человека. Среди in vitro моделей первичные гепатоциты человека и тупайн полностью поддерживают цикл репликации BFB, однако быстро теряют восприимчивость к вирусу. В свою очередь, линии клеток гепатомы человека напрямую не восприимчивы к BFB, но поддерживают репликацию вируса при трансфекции вирусного генома. В данной обзорной статье рассматриваются основные характеристики, преимущества, ограничения и области применения имеющихся in vivo и in vitro моделей BFB-инфекции.
Биохимия. 2025;90(11):1601-1620
1601-1620
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТАРИЙ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОПЕПТИДОВ: ОТ ГЕНОМА К ФУНКЦИИ
Аннотация
Микропептиды, кодируемые малыми открытыми рамками считывания (мОРС), представляют собой новый, активно изучаемый класс функциональных молекул, регулирующих ключевые процессы в клетке. Их изучение сопряжено с рядом методических трудностей, обусловленных малым размером, низким содержанием в клетке и сложностью получения специфических антител. В настоящем обзоре систематизированы современные подходы к идентификации и функциональной характеризации микропептидов. Описаны основные направления их поиска: биоинформатические алгоритмы, глобальный анализ трансляции методом рибосомного профилирования, прямое обнаружение с помощью протеомного анализа на основе масс-спектрометрии и фенотипические скрининги. Отдельно рассмотрены методы подтверждения функции и определения молекулярных механизмов действия микропептидов, включая генетические нокауты, аффинное мечение для визуализации и изучения белок-белковых взаимодействий. Обсуждаются ключевые проблемы и перспективы развития данной области, подчёркивая важность комплексного мультиомиксного подхода для полномасштабного картирования мира микропептидов.
Биохимия. 2025;90(11):1621-1637
1621-1637
НОВЫЕ АСПЕКТЫ ИНГИБИРОВАНИЯ БИОСИНТЕЗА БЕЛКА ПРОЛИН-БОГАТЫМИ АНТИМИКРОБНЫМИ ПЕПТИДАМИ
Аннотация
Пролин-богатые антимикробные пептиды (ПБ-АМП) являются перспективными соединениями для преодоления антибиотикорезистентности, одной из глобальных угроз здоровью человечества, и выделяются на фоне остальных видов АМП низкой токсичностью. Основной клеточной мишенью ПБ-АМП, как и большей части современных антибиотиков, является консервативная клеточная структура рибосома. ПБ-АМП связываются в рибосомном туннеле, образуя множественные взаимодействия с нуклеотидами 23S рРНК, и подразделяются на два класса в зависимости от механизма действия: ингибирование элонгации или терминации. Важная для активности пептидов I класса N-концевая часть пептидов входит в карман A-сайта, препятствуя связыванию аминоацил-тРНК. Методами геномного поиска было обнаружено новое семейство ПБ-АМП – румицидины, представители которого обладают самой длинной N-концевой частью, а также уникальной парой аминокислот Trp23 и Phe24 на C-конце. Диада Trp-Phe образует распорку в месте сужения рибосомного туннеля, стабилизируя связывание и приводя к повышению антибактериальной активности. Новые структурные исследования пептида I класса Bac5 продемонстрировали его способность нарушать корректное позиционирование CCA-конца тРНК P-сайта в пептидилтрансферазном центре рибосомы, что может приводить к влиянию на сборку функциональных инициаторных комплексов. ПБ-АМП II класса, согласно новым данным, обладают дополнительными сайтами связывания на рибосоме и оказывают комплексное воздействие на бактериальную клетку: нарушают терминацию синтеза белка, способствуют блокированию клеточной системы высвобождения рибосом, препятствуют корректной сборке 50S рибосомных субъединиц, а также, возможно, влияют на первый раунд транслокации. Исследования последних лет расширяют понимание антимикробной активности ПБ-АМП и вносят вклад в создание будущих терапевтических препаратов на их основе.
Биохимия. 2025;90(11):1638-1656
1638-1656
ИСТОРИЯ E-САЙТА РИБОСОМЫ НЕ КОНЧАЕТСЯ
Аннотация
В настоящей обзорной статье в свете современных структурных данных обсуждается функциональная роль E-сайта рибосомы, который, согласно традиционным представлениям, предназначен лишь для связывания деацилированной тРНК (E-тРНК), предшествующего диссоциации этой молекулы из белоксинтезирующего комплекса. Рассмотрены специфические контакты E-тРНК с рРНК больших субъединиц рибосом из разных источников, а также последовательность их образования и разрушения. Рассмотрен механизм подавления трансляции ингибиторами, местом связывания которых является E-сайт рибосомы. На основании современных данных о локализации аминоацил-тРНК-синтетаз (АРС) в непосредственном окружении рибосомы сформулирована гипотеза о том, что одним из главных предназначений E-сайта рибосомы является модулируемая им подготовка тРНК к образованию специфического комплекса с АРС, в виде которого она покидает рибосому.
Биохимия. 2025;90(11):1657-1669
1657-1669
ДЛИННАЯ НЕКОДИРУЮЩАЯ РНК JPX: СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ И РОЛЬ В АРХИТЕКТУРЕ ХРОМАТИНА
Аннотация
Длинные некодирующие РНК представляют собой новый класс регуляторов ключевых клеточных процессов и биомаркеров различных патологий. Длинная некодирующая РНК JPX является примером многофункциональной РНК, участвующей одновременно в регуляции транскрипции, трансляции и формировании архитектуры хроматина. JPX влияет на транскрипцию и энхансер-промоторную коммуникацию, регулируя связывание белков с ДНК, в частности, связываясь с архитектурным белком хроматина CTCF. Кроме того, JPX способна взаимодействовать с микроРНК, белками-репрессорами или белками-стабилизаторами мРНК, регулируя трансляцию в патогенезе онкологических и других заболеваний. В данном обзоре мы суммируем накопленные знания о структуре, возникновении в эволюции и функциях длинной некодирующей РНК JPX в норме и в патологиях.
Биохимия. 2025;90(11):1670-1688
1670-1688
БИОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ КОНДЕНСАТЫ В РЕГУЛЯЦИИ ТРАНСКРИПЦИИ И АРХИТЕКТУРЫ ХРОМАТИНА
Аннотация
Недавние исследования демонстрируют регуляцию генов жидкостными комплексами – биомолекулярными конденсатами. Биомолекулярные конденсаты создают вокруг генов и энхансеров микрокомпартменты со специфическим составом транскрипционных регуляторов, конденсаты могут активировать либо репрессировать транскрипцию или поддерживать её на нужном уровне. Кроме того, конденсаты могут влиять на архитектуру хроматина и являются важными участниками энхансер-промоторной коммуникации. Наконец, конденсаты представляют собой перспективную терапевтическую мишень, так как нарушение их формирования ведёт к широкому кругу заболеваний. В этом обзоре мы освещаем как недавние, так и ставшие классическими исследования о роли конденсатов в регуляции экспрессии генов и энхансер-промоторной коммуникации.
Биохимия. 2025;90(11):1689-1707
1689-1707
20 ЛЕТ ДНК-ШТРИХКОДИРОВАНИЯ – НЕКОТОРЫЕ ИТОГИ И ПРОБЛЕМЫ
Аннотация
За 20 лет весьма активной работы по ДНК-штрихкодированию разных видов многоклеточных организмов для многих групп подобраны специфические маркеры, разработаны праймеры, получены штрихкоды для более чем 400 000 видов, создана специальная база данных BOLD. Методы секвенирования нового поколения позволяют получать ДНК-штрихкоды сразу для множества объектов, в том числе для различных образцов, хранящихся в исторических коллекциях. Анализ ДНК-штрихкодов выявляет множество ранее неизвестных и неописанных видов в разных группах животных. Успехи достигнуты в разных областях практического применения ДНК-штрихкодов. Однако остаётся немало проблем и дискуссионных вопросов, в первую очередь в возможности описания новых видов на основе ДНК-штрихкодов, а также в точности идентификации образцов по референсным библиотекам.
Биохимия. 2025;90(11):1708-1726
1708-1726
УНИКАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ГЛИЦИН-СПЕЦИФИЧЕСКОГО ИНТИБИРОВАНИЯ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ТРАНСЛЯЦИИ АНТИБИОТИКОМ БОТТРОМИЦИНОМ A2
Аннотация
Рост устойчивости патогенных бактерий к противомикробным препаратам является серьёзной проблемой для современной медицины, что подчёркивает острую потребность в новых терапевтических средствах. Боттромицин A2 (BotA2) является перспективным кандидатом для будущей разработки лекарств, демонстрирующим активность в отношении клинически значимых патогенов, включая метициллин-резистентный Staphylococcus aureus, ванкомицин-резистентный Enterococcus и виды рода Mycoplasma. Однако молекулярный механизм действия BotA2 долгое время оставался неясным. В данной работе мы показываем, что BotA2 ингибирует бактериальную трансляцию, проявляя уникальную специфичность в отношении кодирующей последовательности мРНК. Используя метод тоупринтинга в сочетании с высокопроизводительным секвенированием (Тое-seq анализ), мы обнаружили, что BotA2 вызывает остановку рибосомы преимущественно, когда глициновый кодон оказывается в A-сайте рибосомы, и независимо от идентичности кодонов, располагающихся в P- и E-сайтах. Наши биохимические и биофизические данные указывают на то, что BotA2 специфически блокирует тройные комплексы, доставляющие глицин, на рибосоме, тем самым предотвращая размещение Gly-тРНКGly в пептидилтрансферазном центре рибосомы. В совокупности наши результаты раскрывают ранее не описанный механизм ингибирования трансляции, обусловленный иммобилизацией тройных комплексов на элонгирующих рибосомах в зависимости от последовательности мРНК.
Биохимия. 2025;90(11):1727-1753
1727-1753
КЛЕТОЧНЫЕ БЕЛКИ Нsp60 И SAHH КАК НЕГАТИВНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ РАННИХ ЭТАПОВ РЕПЛИКАЦИИ ВИЧ-1
Аннотация
Растущая со временем резистентность вируса иммунодефицита человека типа 1 (ВИЧ-1) к препаратам, нацеленным на вирусные белки, заставляет искать новые мишени, к числу которых относятся блокаторы взаимодействий белков вируса и клетки. Для двух клеточных белков (LEDGF/p75 и Ku70), взаимодействующих с вирусной интегразой, уже найдены ингибиторы связывания, снижающие эффективность репликации. Ранее при помощи метода кросс-линкинга и конммунопреципитации с последующей масс-спектрометрией было обнаружено несколько новых клеточных потенциальных партнёров интегразы ВИЧ-1, в их числе шаперонни Нsp60 и аденозилгомоцистенигидролаза SAHH. В рамках настоящего исследования нами было показано, что эти очищенные рекомбинантные белки соседждаются in vitro с интегразой, т.е. способны непосредственно взаимодействовать с ней. Оказалось, что нокдаун Нsp60 и SAHH в клетках человека стимулирует эффективность трансдукции псевдовирусом на основе ВИЧ-1. Причём этот эффект происходит именно на ранних этапах репликации ВИЧ-1, а не на стадии транскрипции провируса. Помимо этого, нам удалось определить стадию репликативного цикла ВИЧ-1, на которую влияют эти белки. Было установлено, что нокдаун Нsp60 стимулирует интеграцию, а нокдаун SAHH повышает эффективность обратной транскрипции вируса, в которой также задействована интеграза.
Биохимия. 2025;90(11):1754-1764
1754-1764
РЕПОРТЁРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДЕТЕКЦИИ G-KBAДРУПЛЕКСОВ В ПРОМОТОРНОЙ ОБЛАСТИ ГЕНА ОБРАТНОЙ ТРАНСКРИПТАЗЫ ТЕЛОМЕРАЗЫ ЧЕЛОВЕКА
Аннотация
В 80–100% случаев трансформация соматических клеток человека в опухолевые ассоциирована с повышенной экспрессией каталитической субъединицы теломеразы – обратной транскриптазы (hTERT). Ингибирование эффективности транскрипции гена hTERT в опухолевых клетках может стать одним из подходов к противопухолевой терапии. Промотор hTERT содержит G-богатую область длиной 68 нуклеотидов, которая в определённых условиях in vitro способна формировать G-квадруплексы (G4). Известно, что G4 препятствуют работе РНК-полимераз человека, поэтому стабилизацию G4-структуры в промоторе можно рассматривать как возможный путь снижения экспрессии hTERT. Для доказательства образования G4 фрагментом G-богатой последовательности промотора hTERT в двуспиральном контексте в условиях суперскрученности ДНК сконструированы репортёрные конструкции на основе плазмиды рRPPCER, содержащие гены флуоресцентных белков (RFP и Cerulean) и последовательность центрального G4 промоторной области hTERT. Продемонстрировано образование центрального G4 промоторной области hTERT в полученных конструкциях методом «остановки» полимеразы, показано влияние замен G228A и G250A в составе G4 на его стабильность в физиологических условиях. Установлено, что низкомолекулярные лиганды BRACO19 и TMPyP4 – хорошо изученные стабилизаторы G4-структуры, могут эффективно взаимодействовать с G4 hTERT в диапазоне концентраций 5–25 мкМ.
Биохимия. 2025;90(11):1765–1780
1765–1780
ГОМОЛОГ СЕРИНОВЫХ ПЕПТИДАЗ ЖУКА Tenebrio molitor С ОСТАТКОМ ТРЕОНИНА ВМЕСТО СЕРИНА В КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ТРИАДЕ
Аннотация
Анализ геномов и транскриптомов жука Tenebrio molitor позволил выявить группу из шести гомологов сериновых пептидаз (SPH) подсемейства S1A химотрипсина, содержащих в активном центре консервативную замену каталитического остатка Ser на Thr (Ser195Thr). Все шесть SPH представлены последовательностями, содержащими пре- и пропептиды; они являются секретируемыми и не имеют регуляторных доменов в пропептиде. Выявлена близость самого высокоэкспрессируемого гомолога из этой группы SerPH122 к самой высокоэкспрессируемой эластазоподобной пептидазе T. molitor SerP41. Последовательности идентичны на 57%, имеют сходную доменную организацию, оба белка локализованы в задней части средней кишки, и их гены сходно экспрессируются на питающихся стадиях личинки IV возраста и имаго. Поиск гидролитической активности у рекомбинантного препарата rSerPH122 показал, что консервативная замена Ser на Thr в активном центре не привела к потере каталитической активности гомолога. rSerPH122 характеризуется низкой удельной активностью, но широкой субстратной специфичностью; наиболее эффективно протекает гидролиз субстратов химотрипсиноподобных и трипсиноподобных пептидаз. Гомолог характеризуется pH-оптимумом при 8,5 и стабилен в диапазоне pH 4,0–8,0. Был получен ответ на поставленный в литературе вопрос об активности гомологов с заменой Ser195Thr. Настоящая работа вносит вклад в исследование малоизученной области функционирования SPH и может послужить основой для выяснения связи между структурой и функцией сериновых пептидаз и их гомологов.
Биохимия. 2025;90(11):1781–1793
1781–1793
ВЗАИМОСВЯЗИ МУТАЦИЙ GDAPI С ФЕНОТИПОМ БОЛЕЗНИ И МЕХАНИЗМАМИ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ АКТИВАТОРОВ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО МЕТАБОЛИЗМА У ПАЦИЕНТКИ С НЕВРОПАТИЕЙ ШАРКО–МАРИ–ТУТА ТИПА 2К
Аннотация
Развитие персонализированной медицины, включая лечение наследственных заболеваний, требует трансляции достижений биохимии в медицинскую практику. Данная работа посвящена решению этой актуальной проблемы на примере клинического случая наследственной невропатии Шарко–Мари–Тута типа 2К (ШМТ2К) в результате компаунд-гетерозиготных мутаций в гене GDAPI, приводящих к синтезу в организме вариантов белка с наиболее распространённой в Европе заменой L239F (от отца) или с ранее не охарактеризованной заменой A175P (от матери). Кодируемый геном GDAPI ганглиозид-индуцированный, ассоциированный с дифференцировкой белок GDAPI локализован на внешней митохондриальной мембране и принадлежит суперсемейству глугатион-S-трансфераз. Проведённый нами структурно-функциональный анализ GDAPI показал, что димеризация мономеров с заменами L239F или A175P и полуцентровая реактивность связывания гидрофобных лигандов GDAPI могут приводить к синергическому ухудшению связывания вследствие двойной аминокислотной замены в одном из активных центров. Этот механизм объясняет раннюю симптоматику и прогрессирующее течение болезни у компаунд-гетерозиготного ребёнка при отсутствии выраженной патологии у родителей, гетерозиготных по каждой из мутаций. Проанализированы опубликованные фенотипы при аминокислотных заменах в области связывания гидрофобных соединений GDAPI, затрагиваемой мутациями пациентки, включая фенотипы известной замены L239F в гомозиготах и её компаунд-гетерозиготных комбинаций с другими заменами в этой области. Обнаружено, что замены в этой области приводят к аксональной форме болезни Шарко–Мари–Тута (ШМТ), ассоциированной с нарушениями тиаминдифосфат (ТДФ)- и NAD+-зависимого метаболизма митохондрий. В этой связи исследовано терапевтическое действие предшественников данных коферментов – тиамина и никотинамидрибозида (HP). Показано, что их введение приводит к росту уровней ТДФ и NAD+ в цельной крови и улучшению силы мышц кистей пациентки, а после долгосрочного введения – и к нормализации её ТДФ-зависимого метаболизма. Так, в результате терапии изменённые болезнью уровни активности и апоформы транскетолазы (ТКТ) в крови пациентки, а также взаимосвязи уровней холофермента ТКТ, ТДФ и NAD+ цельной крови приближаются к таковым у здоровых женщин. Полученные результаты демонстрируют терапевтический потенциал регуляции метаболизма тиамином и HP в лечении ШМТ при мутациях GDAPI и позволяют предложить молекулярные механизмы такой регуляции. Генетическая диагностика и биохимическая характеристика механизмов патогенности мутаций могут способствовать эффективности терапии на клинически бессимптомных или ранних стадиях болезни, поскольку защита биосистем от развития нарушений обычно более эффективна, чем устранение уже возникших нарушений.
Биохимия. 2025;90(11):1794–1815
1794–1815
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ РНК-ХРОМАТИНОВОГО ИНТЕРАКТОМА: РАЗРЕШЕНИЕ, ПОЛНОТА И СПЕЦИФИЧНОСТЬ ДАННЫХ
Аннотация
Для исследования взаимодействий РНК с хроматином применяются два типа экспериментов – поиск интерактома индивидуальных РНК («один-против-всех», «one-to-all» или ОТА) и полногеномный поиск контактов всех РНК («все-против-всех», «all-to-all» или АТА). Сравнительный анализ данных АТА и ОТА выявил их фундаментальные различия в разрешении, полноте и специфичности. Данные ОТА обладают высоким разрешением (~1000 п.н.) и воспроизводимостью (>90%), служа «золотым стандартом». Данные АТА имеют более низкое разрешение (~5000 п.н.), а их воспроизводимость (<10%) критически зависит от протокола, показывая преимущество двухэтапной фиксации дисукцинимидиллутатом и формальдегидом (GRID-seq) перед одним формальдегидом. Введенный «хроматиновый потенциал» и фильтрация по пикам BaRDIC эффективно выделяют специфический сигнал. Работа предлагает стратегию для достоверного анализа интерактома: комбинировать отбор РНК по хроматиновому потенциалу с использованием конкордантных контактов из пиков.
Биохимия. 2025;90(11):1816-1829
1816-1829
КОНФЛИКТ ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКОГО СИГНАЛА МЕЖДУ ЯДЕРНОЙ РИВОСОМНОЙ И ПЛАСТОМНОЙ ДНК КАК СВИДЕТЕЛЬСТВО ГИБРИДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ТЕТРАПЛОИДНОГО ПРЕДСТАВИТЕЛЯ Salicornia (Amaranthaceae s.l.)
Аннотация
Виды рода Salicornia (Amaranthaceae s.l.) широко распространены по всему миру и устойчивы к засолению. Они могут использоваться в пищу и для производства биотоплива. Образование чистых линий в результате самоспыления, наряду с возможностью спорадического перекрёстного опыления, полиплоидия, высокая степень морфологической пластичности и небольшое число диагностических признаков сильно затрудняют систематику рода. Salicornia – эволюционно молодая группа, где число накопленных информативных замен в традиционно анализируемых участках ядерной и пластидной ДНК оказалось недостаточным для установления родственных связей между видами, да и сама концепция вида в этом роде остаётся предметом дискуссий. Для уточнения взаимоотношений восточноевропейских видов мы впервые с помощью высокопроизводительного секвенирования определили последовательности и провели филогенетический анализ пластомов 11 образцов, представляющих все основные морфотипы солеросов Восточной Европы, а также проанализировали вариабельность внешнего транскрибируемого спейсера ядерной pДНК (nrETS). Размеры собранных пластомов варьировали от 153 290 п.н. до 153 504 п.н. и обладали типичной архитектурой с большой однокопийной областью (длиной 84 625–84 797 п.н.), малой однокопийной областью (длиной 18 818–18 870 п.н.) и двумя инвертированными повторами (длиной 24 898–24 908 п.н). Сравнение филогенетических деревьев, реконструированных по всем доступным на сегодняшний день для Salicornia пластомным данным и nrETS-выравниваниям одних и тех же образцов солеросов, выявило несоответствие в расположении образцов тетраплоидного S. procumbens subsp. pojarkovae и S. brachiata, которые показывают родство с разными эволюционными линиями в зависимости от использования пластидных или ядерных (nrETS) данных. Наши результаты подчёркивают роль сетчатой эволюции в роде Salicornia.
Биохимия. 2025;90(11):1830–1842
1830–1842
ПОРЯДОК ГЕНОВ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК ВЛИЯЕТ НА ПРЕДСТАВЛЕННОСТЬ ИХ ТРАНСКРИПТОВ (ПРИМЕР МОРСКИХ НЕМАТОД)
Аннотация
Митохондриальные геномы большинства видов животных содержат одинаковые наборы генов, причем все или многие митохондриальные белок-кодирующие гены (мтБКГ) располагаются в одинаковом порядке, формируя консервативные блоки – синтении. Некоторые синтении сохраняются на протяжении сотен миллионов лет и обнаруживаются как у позвоночных, так и беспозвоночных животных. Подобная эволюционная консервативность указывает на функциональную роль взаиморасположения мтБКГ, однако биохимический и/или физиологический механизм влияния порядка генов в мтДНК на жизнеспособность не известен. Среди животных, однако, встречаются и таксоны, полностью утратившие консервативные синтении в мтДНК. К последним до недавнего времени причисляли и круглых червей (нематод), пока некоторые канонические синтении животных не были обнаружены у ранее не исследованных нематод, в том числе у семейства морских нематод Thoracostomopsidae (Nematoda, Enoplida). Мы секвенировали полные митохондриальные геномы трех видов Thoracostomopsidae, определили порядок генов и уровни их экспрессии, согласно данным RNA-seq, у всех доступных представителей семейства. Обнаружено, что у шести видов Thoracostomopsidae реализовано три варианта расположения мтБКГ, а относительные уровни их мРНК коррелируют с порядком генов, а не филогенией видов. Мы предполагаем, что влияние транслокаций мтБКГ на уровень их экспрессии является причиной длительного сохранения митохондриальных синтенций среди животных.
Биохимия. 2025;90(11):1843-1861
1843-1861
АКТИВНОСТЬ МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ МЕТТL4 ВАЖНА ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПЛАЙСИНГА В КЛЕТКАХ HeLa S3
Аннотация
Метилтрансферазы, осуществляющие модификацию сплайсосомных малых ядерных РНК (мяРНК), играют важную роль в клетке, обеспечивая правильное созревание мяРНК, что, в свою очередь, важно для оптимальной работы сплайсосомы. В данной работе мы изучили фермент МЕТТL4, осуществляющий N6-метилирование 2′-O-метиладенозина в позиции 30 мяРНК U2. Функция как белка, так и вносимой модификации в сплайсинге на настоящий момент не до конца ясна. Мы показали, что инактивация гена METTL4 в клетках HeLa S3 приводит к значительным изменениям альтернативного сплайсинга, общему замедлению работы сплайсосомы и накоплению интронов. В клетках без METTL4 снижена экспрессия набора генов, ассоциированных с созреванием рибосомной РНК, а в ядрах данных клеток уменьшено количество коилин-позитивных структур, наиболее вероятно, телец Кахаля.
Биохимия. 2025;90(11):1862-1878
1862-1878
Дискуссия
ЦИСТЕИНОВЫЕ КАТЕПСИНЫ И РАЗРАБОТКА ЛЕКАРСТВ: ЧТО ИЗВЕСТНО И ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ
Аннотация
Цистеиновые катепсины представляют собой группу близкородственных протеолитических ферментов, проявляющих оптимальную активность при пониженных значениях рН. Наиболее изученной функцией этих ферментов является деградация белков в лизосомах. Однако накапливается всё больше данных о том, что цистеиновые катепсины функционируют и при физиологическом значении рН в других компартментах клетки, вне лизосом, а также во внеклеточном пространстве. Ряд таких внелизосомных функций катепсинов, как правило, связан с патологическими процессами, приводящими к развитию таких состояний как онкогенез и метастазирование, нейродегенеративные заболевания, сердечно-сосудистые патологии, а также аутоиммунные и воспалительные процессы. В связи с этим было предложено рассматривать цистеиновые катепсины в качестве диагностических и прогностических молекулярных маркеров, а также молекул-мишеней для фармакологического действия. При этом патологические процессы, в которых участвуют эти ферменты, во многих случаях не зависят от их классических лизосомальных функций. В данной работе предпринята попытка сформулировать ключевые вопросы, ответы на которые позволят расширить понимание основных механизмов функционирования цистеиновых катепсинов вне лизосом. Ответы на эти вопросы также имеют определяющее значение для разработки новых терапевтических стратегий лечения заболеваний, в патогенезе которых задействованы цистеиновые катепсины.
Биохимия. 2025;90(11):1879-1886
1879-1886
В ПОИСКАХ НОВЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ БИОМАРКЁРОВ ПСИХОНЕВРОЛОГИЧЕСКИХ И НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ: ТРАНСЛЯЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ DENR И eIF2D
Аннотация
Рост распространённости заболеваний психоневрологического и нейродегенеративного характера подчёркивает важность оперативного терапевтического вмешательства. Для обеспечения эффективности терапии и её своевременного начала необходима ранняя и высокочувствительная диагностика. Расширение спектра доступных биомаркёров, характеризующих особенности заболеваний и их течение, является перспективным направлением современной диагностики. Исследования, направленные на поиск новых биомаркёров, требуют понимания молекулярных механизмов, лежащих в основе развития и патогенеза заболеваний. Множество расстройств психоневрологического и нейродегенеративного характера связаны с нарушениями процесса трансляции. В данной работе обобщены современные представления о механизмах действия факторов DENR и eIF2D и оценён их потенциал как диагностических биомаркёров психоневрологических и нейродегенеративных заболеваний.
Биохимия. 2025;90(11):1887-1896
1887-1896