"Аутосомы, половые и добавочные хромосомы позвоночных. Организация и эволюция"

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-14-00034

Название"Аутосомы, половые и добавочные хромосомы позвоночных. Организация и эволюция"

Руководитель Графодатский Александр Сергеевич, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-104 - Общая генетика

Ключевые слова генетика животных, эволюция геномов, хромосомы, селекция, сравнительная геномика

Код ГРНТИ34.23.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В своих итоговых документах последний экономический форум в Давосе зафиксировал начало новой, четвертой, индустриальной революции. Предполагается, что в значительной степени эта революция будет базироваться на изучении, сохранении и использовании биологических ресурсов планеты. В рамках этой парадигмы предполагается секвенировать геномы всех видов эукариот (не менее 1,6 млн видов), предложен соответствующий международный проект (Lewin, Harris A.; et al. (2018). "Earth BioGenome Project: Sequencing life for the future of life". PNAS. 115: 4325–4333). В свою очередь, в конце 2017 г. был предложен проект по секвенированию геномов всех 66 тысяч видов позвоночных (VGP, https://www.rockefeller.edu/research/vertebrate-genomes-project), как продолжение реализуемого c 2009 г. проекта Genome 10K (Genome 10K Community of Scientists (Haussler, O'Brien, … Graphodatsky, … Zhang) A Proposal to Obtain Whole Genome Sequence for 10,000 Vertebrate Species The Journal of Heredity (2009);100(6):659-74). Предполагается, что будут использованы новые приборы длинного прочтения геномов и новые методики сборки «до хромосом» (PacBio, Bionano, 10X, HiC, IsoSeq). Именно сборка геномов «до хромосом» принципиально отличает VGP от большинства реализованных ранее геномных проектов. Мы вошли и в этот консорциум и уже имеем несколько предложений по анализу хромосомных наборов тех видов, геномы которых предполагается секвенировать и собрать именно «до хромосом». Например, летучих мышей (Teeling EC, Vernes SC, Dávalos LM, Ray DA, Gilbert MTP, Myers E, Bat1K Consortium [includes Graphodatsky AS]. Bat biology, genomes, and the Bat1K Project: to generate chromosome-level genomes for all living bat species. (Annu Rev Anim Biosci 6: 23-46, 2018). Именно «хромосомные» компетенции нашего коллектива предопределяют возможности нашего участия в самых актуальных биологических проектах настоящего времени. Все сколько-нибудь достойные результаты за 40-летний период использования методов дифференциального окрашивания хромосом и 20-летний период ZooFISH (метод хромосомной живописи) суммированы в монографии "Atlas of Mammalian Chromosomes", Second Edition, John Wiley & Sons Inc., выход которой запланирован на 2019 г. Редакторы книги - участники нашего проекта: А. Графодатский и П. Перельман, и Стивен О’Брайен, научный руководитель Центра им. Ф. Добржанского Санкт-Петербургского Университета. В подготовке атласа приняли участие наши коллеги из США, Канады, Бразилии, Чили, ЮАР, Англии, Германии, Франции, Италии, Чехии, Испании, Голландии, Китая, Японии, Австралии и России. По сравнению с первым изданием 2005 г. добавлены описания хромосом еще 306 видов (Всего 1100 видов). Для 380 видов представлены карты гомологии хромосом, полученные с помощью ZooFISH. Большинство полученных карт хромосом новые и предназначены они, прежде всего, для последующей работы в рамках проектов по секвенированию геномов всех видов позвоночных. Примерно треть иллюстраций хромосом и карт, представлена российскими соавторами, прежде всего участниками нашего проекта. Следует отметить, что в настоящее время наши интересы существенным образом расширились и в «таксономическом» плане. Коллективом выполнены работы по изучению особенностей организации и эволюции хромосом у видов других классов позвоночных: птиц, рептилий, амфибий и рыб. Настоящий проект будет естественным продолжением предыдущего. В определенном смысле абсолютную научную новизну планируемых нами работ обеспечивает созданная нашим коллективом одна из крупнейших в мире коллекция культур клеток, образцов тканей и ДНК более чем 600 видов позвоночных, большая часть из которых уникальна, т.е. отсутствует где-либо еще. Важно отметить, что практически все свои работы мы ведем в самом тесном взаимодействии с крупными зарубежными центрами и группами исследователей. Мы планируем продолжить описание хромосомных наборов новых видов позвоночных методами традиционной и молекулярной цитогенетики, изучение таких важных компонентов геномов как половые хромосомы, гетерохроматин, прицентромерные районы и добавочные хромосомы, выполнить анализ внутрихромосомных эволюционных перестроек. За планируемый период объектами нашего исследования будут приматы (прежде всего виды широконосых обезьян Южной Америки с необычными половыми хромосомами), грызуны, хищные (куньи, кошки, виверры и ластоногие), китопарнокопытные (прежде всего олени). Будет начато изучение хромосомного многообразия птиц, прежде всего с помощью набора BAC-клонов, содержащих консервативные последовательности и ровным слоем покрывающие весь геном. Будет продолжено изучение систем половых и добавочных хромосом у рептилий (чешуйчатые и черепахи) и некоторых видов рыб. В своей работе мы будем пользоваться разработанными в Отделе разнообразия и эволюции геномов программами для анализа данных секвенирования сортинговых и микродиссекционных библиотек. Совокупно, в ходе реализации предыдущего проекта РНФ (16-14-10009) нами было опубликовано более 20 статей, из них большая часть в журналах первого квартиля, в т.ч. 4 статьи в журналах группы Nature (1 – Nature Ecol Evol, 3 – Sci Rep). Область сравнительной геномики претерпевает в последний год такие бурные события, что сложно предусмотреть все неожиданно возникающие направления исследований. Например, изучение особенностей репарации ДНК у голого землекопа из нашей коллекции (Evdokimov A, …Romanenko S, Perelman P, Prokopov D, …Graphodatsky A, Trifonov V, …Lavrik O. Naked mole rat cells display more efficient excision repair than mouse cells. Aging (Albany NY) 10: 1454-1473, 2018). Однако именно из этого следует, что ресурсы и компетенции нашего коллектива в любом случае позволят «выполнить план» по публикациям в достаточно престижных научных изданиях.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Проскурякова АА, Кулемзина АИ, Перельман ПЛ, Юдкин ДВ, Лемская НА, Охлопков ИМ, Кириллин ЕВ, Фарре М, Ларкин ДМ, Рольке-Паркер МЕ, ОБрайенн СД, Буш М, Графодатский А.С. Comparative chromosome mapping of musk ox and the X chromosome among some bovidae species. Genes, 10(11), 857 (год публикации - 2019)
10.3390/genes10110857

2. Романенко СА, Ляпунова ЕА, Саидов АС, ОБрайен ПСМ, Сердюкова НА, Фергюсон-Смит МА, Графодатский АС, Баклушинская И. Chromosome translocations as a driver of diversification in mole voles Ellobius (Rodentia, Mammalia). International Journal of Molecular Sciences, 20(18), 4466 (год публикации - 2019)
10.3390/ijms20184466

3. Скардино Р., Милиото В., Проскурякова А.А., Сердюкова Н.А., Перельман П.Л., Думас Ф. Evolution of the human chromosome 13 synteny: evolutionary rearrangements, plasticity, human disease genes and cancer breakpoints Genes, 11(4), 383 (год публикации - 2020)
10.3390/genes11040383

4. Романенко С.А., Сморкачева А.В., Ковальская Ю.М., Прокопов Д.Ю., Лемская Н.А., Гладких О.Л., Поликарпов И.А., Сердюкова Н.А., Трифонов В.А., Молодцева А.С., ОБрайен П.Ц.М., Голенищев Ф.Н., Фергюсон-Смит М.А., Графодатский А.С. Complex structure of Lasiopodomys mandarinus vinogradovi sex chromosomes, sex determination, and intraspecific autosomal polymorphism Genes, том: 11 Выпуск: 4 Номер статьи: 374 (год публикации - 2020)
10.3390/genes11040374

5. Графодатский А.С., Перельман П.Л., ОБрайен С.Дж. Atlas of mammalian chromosomes (2nd edition) Atlas of Mammalian Chromosomes 2nd Edition, Wiley-Blackwell; 2nd edition (April 21, 2020) (год публикации - 2020)

6. Билтуева Л.С., Перельман П.Л., Проскурякова А.А., Лемская Н.А., Сердюкова Н.А., Графодатский А.С. Хромосомы индийского мунтжака (Muntiacus muntjak). Возвращение. ЦИТОЛОГИЯ, РАН,, Том: 62Номер: 5 Год: 2020 Страницы: 316-321 (год публикации - 2020)
10.31857/S0041377120050016

7. Янг Ц,, Сионг З., Копфли К.П., Райдер О., Перельман П., Занг Г. A draft genome assembly of spotted hyena, Crocuta crocuta. SCIENTIFIC DATA, Том: 7 Выпуск: 1 Номер статьи: 126 (год публикации - 2020)
10.1038/s41597-020-0468-9

8. Романенко С.А., Федорова Ю.Е., Сердюкова Н.А., Заккарони М., Стэнион Р., Графодатский А.С. Evolutionary rearrangements of X chromosomes in voles (Arvicolinae, Rodentia) Scientific reports, Том: 10 Выпуск: 1 Номер статьи: 13235 (год публикации - 2020)
10.1038/s41598-020-70226-4

9. Беклемишева В.Р., Перельман П.Л., Лемская Н.А., Проскурякова А.А., Сердюкова Н.А., Бурканов В.Н., Горшунов М.Б., Райдер О., Томпсон Ь., Ленто Г., ОБрайен С.Дж., Графодатский А.С. Karyotype evolution in 10 pinniped species: variability of heterochromatin versus high conservatism of euchromatin as revealed by comparative molecular cytogenetics. Genes, 11(12): 1485 (год публикации - 2020)
10.3390/genes11121485

10. Мамани С., Гутиерез Рейнозо Г.А., Перельман П.Л., Джонсон В.Е., Де Леон Браво Ф.А.П. Use of the high-density bovine microarray for the generation of an alpaca (Vicugna pacos) single nucleotide polymorphism physical map. Revista de Investigaciones Veterinarias del Peru, 31(3): e18725 (год публикации - 2020)
10.15381/rivep.v31i3.18725

11. Колчанова С., Комиссаров А., Кливер С.,... Копфли К., Олексик Т. Molecular phylogeny and evolution of Amazon parrots in the Greater Antilles. Genes, 12(4): 608 (год публикации - 2021)
10.3390/genes12040608

12. Бишани А., Прокопов Д.Ю., Романенко С.А., Молодцева А.С., Перельман П.Л., Интересова Е.А., Беклемишева В.Р., Графодатский А.С., Трифонов В.А. Evolution of tandemly arranged repetitive DNAs in three species of Cyprinoidei with different ploidy levels. CYTOGENETIC AND GENOME RESEARCH, 161: 32-42 (год публикации - 2021)
10.1159/000513274

13. Романенко СА, Лебедев ВС, Банникова АА, Павлова СВ, Сердюкова НА, Феоктистов НЮ, Джипинг К, Ихуа С. Суров АВ, Графодатский АС Karyotypic and molecular evidence supports the endemic Tibetan hamsters as a separate divergent lineage of Cricetinae. SCIENTIFIC REPORTS, 11: 10557 (год публикации - 2021)
10.1038/s41598-021-89890-1

14. Романенко СА, Маликов ВГ, Махмуди А, Голенищев ФН, Лемская НА, Перейра ДжС., Трифонов ВА, Сердюкова НА, Фергюсон-Смит МА, Алабадян М, Графодатский АС New data on comparative cytogenetics of the mouse-like hamsters (Calomyscus Thomas, 1905) from Iran and Turkmenistan. GENES, 12(7): 964 (год публикации - 2021)
10.3390/genes12070964

15. Церуало С, Перельман ПЛ, Мазолени С, Роватсос М, Думас Ф. Repetitive sequence distribution on Saguinus, Leontocebus and Leontopithecus tamarins (Platyrrhine, Primates) by mapping telomeric (TTAGGG) motifs and rDNA loci. BIOLOGY, 10(9): 844 (год публикации - 2021)
10.3390/biology10090844

16. Тамазян Г, Добрынин П., Жук А, Жернакова ДВ, Перельман ПЛ, Сердюкова НА, Графодатский АС, Комиссаров А, Кливер С, Черкасов Н, Скотт АФ, Мор ДВ, Лщпфли К, ОБрайен С, Крашенинникова К. Draft de novo genome assembly of the elusive jaguarundi, Puma yagouaroundi. The Journal of heredity, 112(6): 540-548 (год публикации - 2021)
10.1093/jhered/esab036

17. Церуало С, Перельман ПЛ, Думас Ф. Massive LINE-1 retrotransposon enrichment in tamarins of the Cebidae family (Platyrrhini, Primates) and its significance for genome evolution. Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research, 27 September 2021 (год публикации - 2021)
10.1111/jzs.12536

Публикации