Analysis of 17p11.2 chromosome region rearrangements in CMT1 patients from Ukraine

Two intercomplementary methods of 17p11.2 duplication/deletion identification have been elaborated: STR allelic variants analysis and direct PMP22 gene dosage measuring by means of quantitative Real Time PCR. It has been carried out detection and analysis of 17p11.2 chromosome region rearrangements in CMT1 patients from Ukraine. It has been registered the high level of de novo cases with 17p11.2-duplication. It has been shown the 17p11.2 chromosome region duplication/deletion association with CMT1A and HNPP clinical phenotypes which may be used in differential diagnosis of this type of CMT polyneuropathy.Проведена детекция и анализ хромосомных перестроек области 17p11.2 у пациентов с болезнью ШаркоМари-Тус (ШМТ) из Украины. Разработаны два взаимодополняющих метода идентификации дупликаций/делеций в области 17p11.2: анализ аллельных вариантов STR локусов и прямой анализ дозы гена РМР22 с использованием ПЦР в реальном времени. Выявлен высокий уровень de novo дупликаций в указанном хромосомном регионе. Показана ассоциация дупликаций/делеций в области 17p11.2 с клиническими фенотипами ШМТ1А и HNPP, что может быть использовано для дифференциальной диагностики упомянутых типов полиневропатии ШМТ.Проведено детекцію та аналіз хромосомних перебудов ділянки 17p11.2 у пацієнтів з хворобою Шарко-Марі-Тус (ШМТ) з України. Розроблено два взаємодоповнюючі методи ідентифікації дуплікацій/делецій у ділянці 17p11.2: аналіз алельних варіантів STR-локусів та прямий аналіз дози гена РМР22 із використанням ПЛР у реальному часі. Виявлено високий рівень de novo дуплікацій цієї хромосомної ділянки. Показано ассоціацію дуплікацій/делецій у ділянці 17p11.2 із клінічними фенотипами ШМТ1А та HNPP, що може бути використано для диференційної діагностики даних типів поліневропатії ШМТ

Study of SNRPN genetic and epigenetic mutations in Prader-Willi and Angelman patients

Prader-Willi (PWS) and Angelman (AS) syndromes are two clinically distinct genetic diseases associated with multiple physical and cognitive abnormalities. The genetic cause of PWS and AS is the alteration in the 15q11.2-q13 chromosomal region; expression of genes in this region is subject to genome imprinting. Aim. To analyse of the frequency of 15q11.2-q13 rearrangements and epigenetic alterations in the group of Ukrainian patients with PWS and AS. Methods. The methylation status of the SNRPN gene was analyzed by methylation-specific PCR (MS-PCR). Results. The absence of unmethylated CpGs in the SNRPN gene promoter was detected in 25 patients (42 %) with the PWS phenotype. In the AS group, the frequency of SNRPN mutations (absence of the hypermethylated CpGs) was observed in 28% of the cases. In the PWS, group we observed a significant prevalence of males (70 %), but the frequency of the confirmed diagnosis was higher in females (56% vs. 36%). A lower than expected detection rate in the PWS and AS groups could be due to both clinical and method limitations. Conclusions. Analysis of the SRNPN gene region by MS-PCR could be used for the PWS and AS molecular diagnostics. This test can rule out the clinical diagnosis of PWS in ~ 60 % of Ukrainian patients with suspected PWS and confirm AS in ~30% of patients.Синдроми Прадера-Віллі (СПВ) та Ангельмана (СА) – це різні за клінічними ознаками генетичні захворювання, які супроводжуються фізичними та когнітивними розладами. Генетичною причиною СПВ та СА є пошкодження в хромосомній ділянці 15q11.2-q13, експресія генів якої підлягає геномному імпринтингу. Мета. Оцінка частоти геномних перебудов та епігенетичних порушень в 15q11.2-q13 у групі пацієнтів з України, які мали фенотипові прояви СПВ та СА. Методи. Для одночасної детекції як генетичних, так і епігенетичних порушень, які призводять до СПВ та СА, аналізувався статус метилування гена SNRPN з використанням метил-специфічної ПЛР (МС-ПЛР). Результати. Порушення, яке призводить до СПВ – відсутність неметильованого гена SNRPN – було виявлено у 25 (42 %)хворих з фенотипом СПВ. В групі з СА частота мутацій SNRPN (відсутність гіпометильваного гена) виявлена у 28 % хворих. В групі з СПВ відмічено достовірне переважання пацієнтів чоловічої статі. Проте частка жінок з підтвердженим діагнозом в цій групі була вищою – 56 % проти 36 %. Менший за очікуваний відсоток підтвердження СПВ та СА може бути наслідком як помилок клінічної діагностики, так і методичних обмежень. Висновки. Аналіз ділянки гена SRNPN з використанням МС-ПЛР може бути запропонований для молекулярної діагностики СПВ та СА. Прогнозується, що використання цього методу тестування дозволяє виключити діагноз СПВ у приблизно 60 % хворих з клінічними ознаками цього синдрому, у 30 % пацієнтів з ознаками СА – підтвердити захворювання.Синдромы Прадера-Вилли (СПВ) и Ангельмана (СА) – это разные по клиническим признакам генетические заболевания, которые сопровождаются физическими и когнитивными расстройствами. Генетической причиной СПВ и СА является повреждение в хромосомной области 15q11.2-q13, экспрессия генов которой подлежит геномному импринтинуг. Цель. Оценка частоты геномных перестроек и эпигенетических нарушений в 15q11.2-q13 в группе пациентов с Украины с фенотипическими проявлениями СПВ и СА. Методы. Для одновременной детекций как генетических, так и эпигенетических нарушений, которые приводят к СПВ и СА, анализировался статус метилирования гена SNRPN с использованием метил-специфической ПЦР (МС-ПЦР). Результаты. Нарушение, которое приводит к СПВ – отсутствие неметильованого гена SNRPN – было обнаружено у 25 (42 %) больных с фенотипом СПВ. В группе с СА частота мутаций SNRPN (отсутствие гипометильваного гена) выявлено у 28% больных. В группе с СПВ отмечено достоверное преобладание пациентов мужского пола. Однако доля женщин с подтвержденным диагнозом в этой группе была выше – 56 % против 36 %. Меньший ожидаемого процент подтверждения СПВ и СА может быть следствием как ошибок клинической диагностики, так и методических ограничений. Выводы. Анализ участка гена SRNPN с использованием МС-ПЦР может быть предложен для молекулярной диагностики СПВ и СА. Прогнозируется, что использование этого метода тестирования позволяет исключить диагноз СПВ у примерно 60 % больных с клиническими признаками этого синдрома, у 30 % пациентов с признаками СА – подтвердить заболевания

Визначення структури екологічної компетентності майбутніх гірничих інженерів: ІКТ-підхід

The object is to the reasonable selection of the ICT tools for formation of ecological competence. Pressing task is constructive and research approach to preparation of future engineers to performance of professional duties in order to make them capable to develop engineering projects independently and exercise control competently. Subject of research: the theoretical justification of competence system of future mining engineers. Methods: source analysis on the problem of ecological competence formation. Results: defining the structure of environmental competence of future mining engineers. Conclusion: the relevance of the material covered in the article, due to the need to ensure the effectiveness of the educational process in the preparation of the future mining engineers.Об'єктом є розумний вибір засобів ІКТ для формування екологічної компетентності. Головним завдання є конструктивний та дослідницький підхід до професійної підготовки майбутніх інженерів, з тим щоб вони могли самостійно розробляти інженерні проекти та компетентно здійснювати контроль. Предмет дослідження: теоретичне обґрунтування системи компетентності майбутніх інженерів-гірників. Методи: аналіз джерел з проблеми формування екологічної компетентності. Результати: визначення структури екологічної компетентності майбутніх інженерів-гірників. Висновок: актуальність матеріалу, що розглядається в статті, обумовлена необхідністю забезпечення ефективності навчального процесу при підготовці майбутніх інженерів-гірників

Expression of cancer-associated genes in prostate tumors

Background: Prostate cancer is one of the most common male cancers in Western countries and takes the third place in morbidity in Ukraine. It is a highly heterogeneous disease. Aim: To analyze relative expression levels of the TGFB1, IL1B, FOS, EFNA5, TAGLN, PLAU, and EPDR1 genes in malignant and non-malignant prostate tissues. Materials and Methods: Total RNA was isolated from 16 prostate adenomas, 37 prostate adenocarcinomas, and 29 conventionally normal prostate tissues. To analyze relative gene expression levels the quantitative real-time polymerase chain reaction was performed. Results: The significant alterations in the relative expression levels were found in all analyzed sample groups for 4 genes: FOS, EFNA5, IL1B, and TGFB1. We have found that FOS and EFNA5 were more frequently overexpressed in carcinomas with Gleason score ≤ 7, compared with adenomas. On contrary, PLAU expression levels were decreased more frequently in prostate cancers, compared with conventionally normal tissues. Noteworthy, we found positive correlation between IL1B expression level and PSA (for patients with slight PSA increase, no more than 20.0 ng/ml). Conclusion: The EFNA5, FOS, IL1B, PLAU, and TGFB1 genes that showed significant expression alterations in prostate tumors, compared with conventionally normal prostate tissue, may play role in prostate cancer development and should be further investigated

Human genome mutation and rearrangement studies – the way to investigate monogenic and complex disease pathogenesis

The summarized results of 25-year studies of department of human genomics of IMBG NASU are presented. The investigations were focused on identification of molecular genetic nature of human genome coding and non-coding region mutations (genetic polymorphisms) and rearrangements, their spectrum, and origin in Ukrainian population. The role of genome heterogeneity in some severe monogenic and complex disorder pathogenesis has been shown. The data concerning correlation between certain determinator gene mutations and phenotypical manifestation of most common in Ukraine monogenic diseases have been demonstrated. Moreover, the role of modifying genes in specific clinical phenotype variations has been shown. Origin of particular mutant alleles and main mechanisms of their frequency maintenance in Ukrainian population have been investigated. The data about association of some polymorphic variants with infertility, cardiovascular diseases (ischemic stroke) as well as mass infectious diseases (hepatitis C, AIDS) outcome and standard therapy efficiency have been presented. The first results and prospects for candidate genes of neurodegenerative disorders and intellectual disability search using whole genome CNVs screening are shown.Підсумоввано результати 25-літніх досліджень співробітників відділу геноміки людини ІМБіГ НАН України, спрямованих на з’ясування молекулярно-генетичної природи, спектра і походження в популяції України мутацій (генетичних поліморфізмів) та реорганізацій кодуючих і некодуючих ділянок геному людини. Встановлено роль гетерогенності геному в патогенезі тяжких моногенних і мультифакторних патологій. Отримано дані щодо кореляції певних мутацій генів-детермінаторів з фенотиповими проявами моногенних захворювань, а також обговорено роль генів-модифікаторів у варіаціях клінічного фенотипу. Досліджено походження окремих мутантних алелів та знайдено основні закономірності процесів підтримання їхньої частоти в популяції України. Представлено дані стосовно асоціації деяких поліморфних варіантів з безпліддям, серцево-судинними захворюваннями (ішемічний інсульт), а також з масовими інфекційними хворобами (гепатит С, СНІД) та показано ефективність стандартної терапії. Продемонстровано перші результати і перспективи нової стратегії пошуку генів – маркерів нейродегенеративних захворювань та інтелектуальної недієздатності за рахунок повногеномного скринінгу геномних реорганізацій типу CNV.Обобщены результаты 25-летних исследований сотрудников отдела геномики человека ИМБиГ НАН Украины, направленных на выяснение молекулярно-генетической природы, спектра и происхождения в популяции Украины мутаций (генетических полиморфизмов) и реорганизаций в кодирующих и некодирующих участках генома человека. Установлена роль гетерогенности генома в патогенезе тяжелых моногенных и мультифакторных патологий. Получены данные о корреляции определенных мутаций генов-детерминаторов с фенотипическими проявлениями моногенных заболеваний, а также обсуждена роль генов-модификаторов в вариациях клинического фенотипа. Исследовано происхождение отдельных мутантных аллелей и установлены основные закономерности процессов поддержания их частоты в популяции Украины. Представлены данные об ассоциации некоторых полиморфных вариантов с бесплодием, сердечно-сосудистыми заболеваниями (ишемический инсульт), а также с массовыми инфекционными болезнями (гепатит С, СПИД) и показана эффективность стандартной терапии. Продемонстрированы первые результаты и перспективы новой стратегии поиска генов – маркеров нейродегенеративных заболеваний и интеллектуальной недееспособности за счет полногеномного скрининга геномных реорганизаций типа CNV

Polymorphic short tandem repeats for PCR-based diagnosis of the Charcot-Marie-Tooth 1A duplication in Ukraine

Charcot-Marie-Tooth neuropathy (CMT) is one of the most common hereditary disorders, affecting 1 : 2500 individuals. The major mutation – microduplication of 1.4 megabases in 17р11.2 region, which is responsible for 68–90 % of cases of CMT1, results in CMT1A. In the present article we provide the population genetic study in 52 unrelated non-CMT volunteers from population of Ukraine in three STRs (D17S921, D17S1358 and D17S122) from the 17p11.2 chromosomal region to determine their ability for the CMT1A-duplication detection using STR-PCR method in Ukraine. The informativity for the CMT1A detection in current use STR panel is calculated to be 93,6 %. It has been shown that current use STR panel analysis is important for CMT1A duplication detection, early differential diagnosis of CMT including prenatal diagnosis and genetic consulting in high risk families.Болезнь Шарко-Мари-Тус (ШМТ) – одно из наиболее распространенных наследственных заболеваний с частотой 1 : 2500. Дупликация 1,4 т.п.н. в хромосомной области 17р11.2 является мажорной мутацией (68–90 % ШМТ1) и приводит к развитию ШМТ демиелинового типа 1А (ШМТ1А). В настоящей работе нами представлен популяционно-генетический анализ (52 неродственных донора из Украины) трех полиморфных локусов (D17S921, D17S1358 та D17S122) из хромосомной области 17р11.2 для выяснения информативности их использования при диагностике ШМТ1А-дупликации методом STR-ПЦР анализа в Украине. Установлено, что информативность использования трех исследуемых локусов для выявления ШМТ1А-дупликации у больных ШМТ из Украины составляет 93,6 %. Полученные данные свидетельствуют о том, что панель из трех исследуемых локусов может использоваться для ранней дифференциальной диагностики ШМТ, включая пренатальную, для анализа ШМТ1А-дупликации и генетического консультирования в семьях высокого риска данного заболевания

EXPRESSION OF CANCER-ASSOCIATED GENES IN PROSTATE TUMORS

Background: Prostate cancer is one of the most common male cancers in Western countries and takes the third place in morbidity in Ukraine. It is a highly heterogeneous disease. Aim: To analyze relative expression levels of the TGFB1, IL1B, FOS, EFNA5, TAGLN, PLAU, and EPDR1 genes in malignant and non-malignant prostate tissues. Materials and Methods: Total RNA was isolated from 16 prostate adenomas, 37 prostate adenocarcinomas, and 29 conventionally normal prostate tissues. To analyze relative gene expression levels the quantitative real-time polymerase chain reaction was performed. Results: The significant alterations in the relative expression levels were found in all analyzed sample groups for 4 genes: FOS, EFNA5, IL1B, and TGFB1. We have found that FOS and EFNA5 were more frequently overexpressed in carcinomas with Gleason score ≤ 7, compared with adenomas. On contrary, PLAU expression levels were decreased more frequently in prostate cancers, compared with conventionally normal tissues. Noteworthy, we found positive correlation between IL1B expression level and PSA (for patients with slight PSA increase, no more than 20.0 ng/ml). Conclusion: The EFNA5, FOS, IL1B, PLAU, and TGFB1 genes that showed significant expression alterations in prostate tumors, compared with conventionally normal prostate tissue, may play role in prostate cancer development and should be further investigated

Human genome mutation and rearrangement studies – the way to investigate monogenic and complex disease pathogenesis

The summarized results of 25-year studies of department of human genomics of IMBG NASU are presented. The investigations were focused on identification of molecular genetic nature of human genome coding and non-coding region mutations (genetic polymorphisms) and rearrangements, their spectrum, and origin in Ukrainian population. The role of genome heterogeneity in some severe monogenic and complex disorder pathogenesis has been shown. The data concerning correlation between certain determinator gene mutations and phenotypical manifestation of most common in Ukraine monogenic diseases have been demonstrated. Moreover, the role of modifying genes in specific clinical phenotype variations has been shown. Origin of particular mutant alleles and main mechanisms of their frequency maintenance in Ukrainian population have been investigated. The data about association of some polymorphic variants with infertility, cardiovascular diseases (ischemic stroke) as well as mass infectious diseases (hepatitis C, AIDS) outcome and standard therapy efficiency have been presented. The first results and prospects for candidate genes of neurodegenerative disorders and intellectual disability search using whole genome CNVs screening are shown.Підсумоввано результати 25-літніх досліджень співробітників відділу геноміки людини ІМБіГ НАН України, спрямованих на з’ясування молекулярно-генетичної природи, спектра і походження в популяції України мутацій (генетичних поліморфізмів) та реорганізацій кодуючих і некодуючих ділянок геному людини. Встановлено роль гетерогенності геному в патогенезі тяжких моногенних і мультифакторних патологій. Отримано дані щодо кореляції певних мутацій генів-детермінаторів з фенотиповими проявами моногенних захворювань, а також обговорено роль генів-модифікаторів у варіаціях клінічного фенотипу. Досліджено походження окремих мутантних алелів та знайдено основні закономірності процесів підтримання їхньої частоти в популяції України. Представлено дані стосовно асоціації деяких поліморфних варіантів з безпліддям, серцево-судинними захворюваннями (ішемічний інсульт), а також з масовими інфекційними хворобами (гепатит С, СНІД) та показано ефективність стандартної терапії. Продемонстровано перші результати і перспективи нової стратегії пошуку генів – маркерів нейродегенеративних захворювань та інтелектуальної недієздатності за рахунок повногеномного скринінгу геномних реорганізацій типу CNV.Обобщены результаты 25-летних исследований сотрудников отдела геномики человека ИМБиГ НАН Украины, направленных на выяснение молекулярно-генетической природы, спектра и происхождения в популяции Украины мутаций (генетических полиморфизмов) и реорганизаций в кодирующих и некодирующих участках генома человека. Установлена роль гетерогенности генома в патогенезе тяжелых моногенных и мультифакторных патологий. Получены данные о корреляции определенных мутаций генов-детерминаторов с фенотипическими проявлениями моногенных заболеваний, а также обсуждена роль генов-модификаторов в вариациях клинического фенотипа. Исследовано происхождение отдельных мутантных аллелей и установлены основные закономерности процессов поддержания их частоты в популяции Украины. Представлены данные об ассоциации некоторых полиморфных вариантов с бесплодием, сердечно-сосудистыми заболеваниями (ишемический инсульт), а также с массовыми инфекционными болезнями (гепатит С, СПИД) и показана эффективность стандартной терапии. Продемонстрированы первые результаты и перспективы новой стратегии поиска генов – маркеров нейродегенеративных заболеваний и интеллектуальной недееспособности за счет полногеномного скрининга геномных реорганизаций типа CNV