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
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.
