The cinnamyl alcohol dehydrogenase gene family is involved in the response to Fusarium oxysporum in resistant and susceptible flax genotypes

Flax (Linum usitatissimum L.) is used for the production of textile, oils, pharmaceuticals, and composite materials. Fusarium wilt, caused by the fungus Fusarium oxysporum f. sp. lini, is a very harmful disease that reduces flax production. Flax cultivars that are resistant to Fusarium wilt have been developed, and the genes that are involved in the host response to F. oxysporum have been identified. However, the mechanisms underlying resistance to this pathogen remain unclear. In the present study, we used transcriptome sequencing data obtained from susceptible and resistant flax genotypes grown under control conditions or F. oxysporum infection. Approximately 250 million reads, generated with an Illumina NextSeq instrument, were analyzed. After filtering to exclude the F. oxysporum transcriptome, the remaining reads were mapped to the L. usitatissimum genome and quantified. Then, the expression levels of cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD) family genes, which are known to be involved in the response to F. oxysporum, were evaluated in resistant and susceptible flax genotypes. Expression alterations in response to the pathogen were detected for all 13 examined CAD genes. The most significant differences in expression between control and infected plants were observed for CAD1B, CAD4A, CAD5A, and CAD5B, with strong upregulation of CAD1B, CAD5A, and CAD5B and strong downregulation of CAD4A. When plants were grown under the same conditions, the expression levels were similar in all studied flax genotypes for most CAD genes, and statistically significant differences in expression between resistant and susceptible genotypes were only observed for CAD1A. Our study indicates the strong involvement of CAD genes in flax response to F. oxysporum but brings no evidence of their role as resistance gene candidates. These findings contribute to the understanding of the mechanisms underlying the response of flax to F. oxysporum infection and the role of CAD genes in stress resistance

Association analysis of a highly polymorphic CAG Repeat in the human potassium channel gene KCNN3 and migraine susceptibility

BACKGROUND: Migraine is a polygenic multifactorial disease, possessing environmental and genetic causative factors with multiple involved genes. Mutations in various ion channel genes are responsible for a number of neurological disorders. KCNN3 is a neuronal small conductance calcium-activated potassium channel gene that contains two polyglutamine tracts, encoded by polymorphic CAG repeats in the gene. This gene plays a critical role in determining the firing pattern of neurons and acts to regulate intracellular calcium channels. METHODS: The present association study tested whether length variations in the second (more 3') polymorphic CAG repeat in exon 1 of the KCNN3 gene, are involved in susceptibility to migraine with and without aura (MA and MO). In total 423 DNA samples from unrelated individuals, of which 202 consisted of migraine patients and 221 non-migraine controls, were genotyped and analysed using a fluorescence labelled primer set on an ABI310 Genetic Analyzer. Allele frequencies were calculated from observed genotype counts for the KCNN3 polymorphism. Analysis was performed using standard contingency table analysis, incorporating the chi-squared test of independence and CLUMP analysis. RESULTS: Overall, there was no convincing evidence that KCNN3 CAG lengths differ between Caucasian migraineurs and controls, with no significant difference in the allelic length distribution of CAG repeats between the population groups (P = 0.090). Also the MA and MO subtypes did not differ significantly between control allelic distributions (P > 0.05). The prevalence of the long CAG repeat (>19 repeats) did not reach statistical significance in migraineurs (P = 0.15), nor was there a significant difference between the MA and MO subgroups observed compared to controls (P = 0.46 and P = 0.09, respectively), or between MA vs MO (P = 0.40). CONCLUSION: This association study provides no evidence that length variations of the second polyglutamine array in the N-terminus of the KCNN3 channel exert an effect in the pathogenesis of migraine

Химический состав приземного атмосферного аэрозоля в Баренцбурге (архипелаг Шпицберген) по результатам многолетних исследований

The chemical composition (ions, elements, polycyclic aromatic hydrocarbons) of aerosol and gaseous impurities (SO2, HNO3, HCl, NH3) in the surface layer of the atmosphere in Barentsburg, located on the Western Svalbard island (Svalbard archipelago), is analyzed. Atmospheric aerosol and gaseous impurities brought to the Arctic from middle latitudes and deposited on snow and ice not only interact with various natural objects, but also spread to long distances with melting dirty snow and ice. Air sampling was carried out following to methodology adopted by the international networks of the atmospheric monitoring programs in South-East Asia (EANET) and Europe (EMEP). In 2011-2015, the observations of the chemical composition of the atmospheric ground layer were performed daily during the light season (April–September), and monthly from April 2016 to 2018. The largest total ion concentrations were observed in 2011–2012. Seasonal variability of ion concentrations in the aerosol was characterized by high values in the cold period (October–February) and low values in the warm one (May–June). High values of the coefficient of correlation between ions Na+ and Cl− (r = 0,93) as well as between Mg2+ and Cl−  (r = 0,81) throughout the year show that the main source of the aerosol is the sea surface. The significant correlation between ions K+, NO3-, NH4+, SO42−, K+, SO42− in the polar night point to the influence of local sources: coal mining at the mine and its3 combustion at thermal power plants. Emission of polycyclic aromatic hydrocarbons and the gaseous impurities (SO2, HNO3) into the atmosphere, especially during the polar night, is also influenced by local sources. Among the elements the maximum enrichment of the aerosol was revealed for As, Cr, Zn, Mo, Cd, Sn, Sb, W, and Pb with a low content of Cd, Sn, Sb, W, and Pb in the coal, sludge and on the underlying surface. On the basis of the elemental composition of the aerosol and the back-trajectory analysis, it was shown that the air masses enriched in heavy metals come to the area of the Barentsburg settlement from middle latitudes.Прослежена межгодовая (2011–2017 гг.) и сезонная (2016–2018 гг.) изменчивость компонентов химического состава (ионы, элементы, полициклические ароматические углеводороды) атмосферного аэрозоля и газообразных примесей (SO2, HNO3, HCl, NH3) в приземной атмосфере западной части Российской Арктики (пос. Баренцбург на Шпицбергене)

Genetics of migraine and pharmacogenomics: some considerations

Migraine is a complex disorder caused by a combination of genetic and environmental factors

The carboxy-terminal fragment of α1A calcium channel preferentially aggregates in the cytoplasm of human spinocerebellar ataxia type 6 Purkinje cells

Spinocerebellar ataxia type 6 (SCA6) is an autosomal dominant neurodegenerative disease caused by a small polyglutamine (polyQ) expansion (control: 4–20Q; SCA6: 20–33Q) in the carboxyl(C)-terminal cytoplasmic domain of the α1A voltage-dependent calcium channel (Cav2.1). Although a 75–85-kDa Cav2.1 C-terminal fragment (CTF) is toxic in cultured cells, its existence in human brains and its role in SCA6 pathogenesis remains unknown. Here, we investigated whether the small polyQ expansion alters the expression pattern and intracellular distribution of Cav2.1 in human SCA6 brains. New antibodies against the Cav2.1 C-terminus were used in immunoblotting and immunohistochemistry. In the cerebella of six control individuals, the CTF was detected in sucrose- and SDS-soluble cytosolic fractions; in the cerebella of two SCA6 patients, it was additionally detected in SDS-insoluble cytosolic and sucrose-soluble nuclear fractions. In contrast, however, the CTF was not detected either in the nuclear fraction or in the SDS-insoluble cytosolic fraction of SCA6 extracerebellar tissues, indicating that the CTF being insoluble in the cytoplasm or mislocalized to the nucleus only in the SCA6 cerebellum. Immunohistochemistry revealed abundant aggregates in cell bodies and dendrites of SCA6 Purkinje cells (seven patients) but not in controls (n = 6). Recombinant CTF with a small polyQ expansion (rCTF-Q28) aggregated in cultured PC12 cells, but neither rCTF-Q13 (normal-length polyQ) nor full-length Cav2.1 with Q28 did. We conclude that SCA6 pathogenesis may be associated with the CTF, normally found in the cytoplasm, being aggregated in the cytoplasm and additionally distributed in the nucleus

The primary headaches: genetics, epigenetics and a behavioural genetic model

The primary headaches, migraine with (MA) and without aura (MO) and cluster headache, all carry a substantial genetic liability. Familial hemiplegic migraine (FHM), an autosomal dominant mendelian disorder classified as a subtype of MA, is due to mutations in genes encoding neural channel subunits. MA/MO are considered multifactorial genetic disorders, and FHM has been proposed as a model for migraine aetiology. However, a review of the genetic studies suggests that the FHM genes are not involved in the typical migraines and that FHM should be considered as a syndromic migraine rather than a subtype of MA. Adopting the concept of syndromic migraine could be useful in understanding migraine pathogenesis. We hypothesise that epigenetic mechanisms play an important role in headache pathogenesis. A behavioural model is proposed, whereby the primary headaches are construed as behaviours, not symptoms, evolutionarily conserved for their adaptive value and engendered out of a genetic repertoire by a network of pattern generators present in the brain and signalling homeostatic imbalance. This behavioural model could be incorporated into migraine genetic research

МЕТОД ФОРМУВАННЯ АНСАМБЛІВ СКЛАДНИХ СИГНАЛІВ ШЛЯХОМ ЧАСТОТНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ ПСЕВДОВИПАДКОВИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ З НИЗЬКОЮ ВЗАЄМОДІЄЮ У ЧАСОВІЙ ОБЛАСТІ

Context. The problem of forming complex signal ensembles on the basis of frequency band filtering and research of their properties is considered. The object of research is the process of synthesis of signal ensembles based on frequency filtering of pseudo-random sequences of short video pulses with low interaction in the time domain.Objective. It is to form complex signal ensembles with satisfactory values of intercorrelation properties, which are close to the signals with minimal energy interaction. Method. The results of the application of forming complex signal ensembles method by frequency filtering of pseudo-random sequences with low interaction in the time domain are presented. As a result of the spectral band selection of the studied pseudorandom short video pulse sequences due to the use of bandpass filters based on the Chebyshev filter of the first kind, new samples of sequences with spectrum restriction are obtained. By applying intercorrelation analysis to the obtained sequence samples, the values of the maximum emissions of the side lobes of the cross-correlation functions (CCF) for all possible signal pairs are estimated. If the values of the maximum emissions of the side lobes of the CCF signals exceed the limit values, the sequence of the analyzed pair with a smaller value of the number of pulses is removed from the ensemble. In case of satisfactory value – the received signals are accepted for the signal ensemble formation with the minimum power interaction. Thus, a new set of values of the maximum emissions of the side lobes of the CCF is formed. This approach increases the number of signals in ensembles with satisfactory values of statistical characteristics with limited signal spectrum width, and the correlation properties of such sequences approach the signals with minimal energy interaction, which reduces the level of multiple access interference. As a result, complex signal ensembles obtained by frequency filtering should be used in cognitive radio systems with code division multiplexing.Results. Based on the software implementation of the method of forming complex signal ensembles by frequency filtering of pseudo-random sequences with low interaction in the time domain, signals with satisfactory values of statistical characteristics with limited signal spectrum width with intercorrelation properties close to signals with minimal energy interaction and higher ensemble volume were selected.Conclusions. The application of frequency filtering to pseudo-random sequences of short video pulses with a low level of crosscorrelation allows to obtain complex signal ensembles, which will be similar in correlation properties to sequences with minimal energy interaction. It will reduce the level of multiple access interference. The analysis revealed that the use of frequency filtering of sequences will slightly worsen the mutual correlation properties of signals, possibly due to suboptimal synthesis of values of maximum emission levels of side lobes of CCF signals, but, nevertheless, it is possible to use such signals in modern cognitive systems radio access multiple access with code division multiplexing. Актуальность. Рассмотрена задача формирования ансамблей сложных сигналов на основе фильтрации полос частот и исследования их свойств. Объектом исследования является процесс синтеза ансамблей сигналов на основе частотной фильтрации псевдослучайных последовательностей коротких видеоимпульсов с низким взаимодействием во временной области.Цель работы. Формирование ансамблей сложных сигналов с удовлетворительными значениями взаимокорреляционных свойств, которые приближаются к сигналам с минимальным энергетическим взаимодействием.Метод. Приведены результаты применения метода формирования ансамблей сложных сигналов путем частотной фильтрации псевдослучайных последовательностей с низким взаимодействием во временной области. В результате выделения полос спектра исследуемых псевдослучайных последовательностей коротких видеоимпульсов за счет использования полосовых фильтров, построенных на основе фильтра Чебышева первого рода, получают новые выборки последовательностей с ограничением по спектру. Путем применения взаимокорреляционного анализа к полученным выборкам последовательностей осуществляют оценку значений максимальных выбросов боковых лепестков функции взаимной корреляции (ФВК) для всех возможных пар сигналов. Если значение максимальных выбросов боковых лепестков ФВК сигналов превышают предельные значения, то последовательность пары, которая анализируется, с меньшим значением количества импульсов удаляется из ансамбля. В случае удовлетворительного значения – полученные сигналы принимаются для формирования ансамбля сигналов с минимальным энергетическим взаимодействием. Таким образом формируют новый ряд значений максимальных выбросов боковых лепестков ФВК. Благодаря такому подходу в ансамблях увеличивается количество сигналов с удовлетворительными значениями статистических характеристик при ограниченной ширине спектра сигнала, а взаимокорреляционные свойства таких последовательностей приближаются к сигналам с минимальным энергетическим взаимодействием, что приводит к уменьшению уровня помех множественного доступа. В результате ансамбли сложных сигналов, полученные путем частотной фильтрации целесообразно использовать в когнитивных системах радиосвязи с кодовым разделением каналов.Результаты. На основе программной реализации метода формирования ансамблей сложных сигналов путем частотной фильтрации псевдослучайных последовательностей с низким взаимодействием во временной области были отобраны сигналы с удовлетворительными значениями статистических характеристик при ограниченной ширине спектра сигнала, с взаимокорреляционными свойствами, приближенными к сигналам с минимальным энергетическим взаимодействием и с увеличенным объемом ансамбля.Выводы. Применение частотной фильтрации к псевдослучайным последовательностям коротких видеоимпульсов с низким уровнем взаимной корреляции позволяет получать ансамбли сложных сигналов, которые будут сходными по взаимокорреляционным свойствам с последовательностями с минимальным энергетическим взаимодействием, что дает возможность снизить уровень помех множественного доступа. В результате проведенного анализа выявлено, что применение частотной фильтрации последовательностей незначительно ухудшит взаимные корреляционные свойства сигналов, за счет, возможно, неоптимального синтеза значений уровней максимальных выбросов боковых лепестков ФВК сигналов, но, несмотря на это, существует возможность применять такие сигналы в современных когнитивных системах радиосвязи множественного доступа с кодовым разделением каналов. Актуальність. Розглянуто задачу формування ансамблів складних сигналів на основі фільтрацій смуг частот та дослідження їх властивостей. Об’єктом дослідження є процес синтезу ансамблів сигналів на основі частотної фільтрації псевдовипадкових послідовностей коротких відеоімпульсів з низькою взаємодією у часовій області.Мета роботи. Формування ансамблів складних сигналів із задовільними значеннями взаємокореляційних властивостей, які наближаються до сигналів з мінімальною енергетичною взаємодією.Метод. Наведено результати застосування методу формування ансамблів складних сигналів шляхом частотної фільтрації псевдовипадкових послідовностей з низькою взаємодією у часовій області. У результаті виділення смуг спектру досліджуваних псевдовипадкових послідовностей коротких відеоімпульсів за рахунок використання смугових фільтрів, побудованих на основі фільтра Чебишева першого роду, отримують нові вибірки послідовностей з обмеженням по спектру. Шляхом застосування взаємокореляційного аналізу до отриманих вибірок послідовностей здійснюють оцінку значень максимальних викидів бокових пелюсток функцій взаємної кореляції (ФВК) для усіх можливих пар сигналів. Якщо значення максимальних викидів бічних пелюсток ФВК сигналів перевищують граничні значення, то послідовність пари, що аналізується, з меншим значенням кількості імпульсів видаляється із ансамблю. В випадку задовільного значення – отримані сигнали приймаються для формування ансамблю сигналів з мінімальною енергетичною взаємодією. Таким чином формують новий ряд значень максимальних викидів бічних пелюсток ФВК. Завдяки такому підходу в ансамблях збільшується кількість сигналів із задовільними значеннями статистичних характеристик при обмеженій ширині спектра сигналу, а взаємокореляційні властивості таких послідовностей наближаються до сигналів з мінімальною енергетичною взаємодією, що призводить до зменшення рівня завад множинного доступу. У результаті ансамблі складних сигналів, отримані шляхом частотної фільтрації доцільно використовувати в когнітивних системах радіозв’язку з кодовим розділенням каналів.Результати. На основі програмної реалізації методу формування ансамблів складних сигналів шляхом частотної фільтрації псевдовипадкових послідовностей з низькою взаємодією у часовій області було відібрано сигнали із задовільними значеннями статистичних характеристик при обмеженій ширині спектра сигналу, із взаємокореляційними властивостями, що наближені до сигналів з мінімальною енергетичною взаємодією та із збільшеним об’ємом ансамблю.Висновки. Застосування частотної фільтрації до псевдовипадкових послідовностей коротких відеоімпульсів з низьким рівнем взаємної кореляції дозволяє отримувати ансамблі складних сигналів, які будуть подібними за взаємокореляційними властивостями до послідовностей з мінімальною енергетичною взаємодією, що дає можливість знизити рівень завад множинного доступу. У результаті проведеного аналізу виявлено, що застосування частотної фільтрації послідовностей незначно погіршить взаємні кореляційні властивості сигналів, за рахунок, можливо, неоптимального синтезу значень рівнів максимальних викидів бічних пелюсток ФВК сигналів, але, не зважаючи на це, існує можливість застосовувати такі сигнали в сучасних когнітивних системах радіозв’язку множинного доступу із кодовим розділенням каналів.