Доклады Российской академии наук. Науки о жизни, 2024, № 3

Российская академия наук
ДОКЛАДЫ 
РОССИЙСКОЙ 
АКАДЕМИИ НАУК
НАУКИ О ЖИЗНИ
Том 516     2024    Май-Июнь
Основан в 1933 г.
Выходит 6 раз в год
ISSN 2686-7389
Журнал издается под руководством 
Президиума РАН
Редакционный совет
Г.Я.  Красников (председатель), В.Я. Панченко,  С.Н. Калмыков,
Н.С. Бортников, А.Г. Габибов, В.В. Козлов, О.В. Руденко
Главный редактор 
А.Г. Габибов
Редакционная коллегия
Ю.Ю. Дгебуадзе (заместитель главного редактора), 
О.А. Донцова (заместитель главного редактора), 
Н.А. Зиновьева (заместитель главного редактора), 
А.А. Потапов (заместитель главного редактора), 
Л.А. Ашрафян, А.В. Васильев, В.В. Власов, С.Г. Георгиева,  
В.М. Говорун, А.И. Григорьев, И.И. Дедов, С.М. Деев,  
В.М. Косолапов, В.В. Кузнецов, Н.Е. Кушлинский, И.В. Маев,  
С.А. Недоспасов, М.А. Островский, Д.С. Павлов, В.О. Попов, 
.А. Тихонович, А.Н. Томилин, М.В. Угрюмов, В.П. Чехонин, 
А.А. Москалев, Arieh Warshel, Joseph Schlessinger, 
Aaron Ciechanover, Roger D. Kornberg
Ответственный секретарь Кнорре Вера Дмитриевна
Зав. редакцией Велишаева Назифе Серверовна
Научный редактор Курбацкая Инна Николаевна
Адрес редакции: 117342, Москва, ул. Бутлерова, д. 17Б, 6 этаж 
тел. (499) 658-01-02; (499) 658-01-03
© Российская академия наук, 2024
© Редколлегия журнала “Доклады Российской 
академии наук. Науки о жизни”(составитель), 2024

СОДЕРЖАНИЕ
Том 516, 2024
Гены фитоинсинтаз (StPSY1, StPSY2, StPSY3) Solanum tuberosum L. участвуют в ответе 
растений картофеля на холодовой стресс
А. В. Кулакова, А. В. Щенникова, Е. З. Кочиева
3
Влияние хирургического вмешательства в полость носа крыс на условный рефлекс 
пассивного избегания и уровень моноамwинов в гипоталамусе
А. Г. Королев, И. В. Кастыро, А. Н. Иноземцев, А. В. Латанов
10
Кубинский ара (Ara tricolor) в верхнем плейстоцене Западной Кубы
Н. В. Зеленков
15
Аминокислотный фонд сыворотки крови европейских мигрирующих видов рукокрылых: 
Vespertilio murinus (Linnaeus, 1758) и Pipistrellus nathusii (Keyserling et Blasius, 1839), обитающих 
на Урале
Л. А. Ковальчук, В. А. Мищенко, Л. В. Черная, В. Н. Большаков
20
Plecotus macrobullaris sarmaticus subsp. nov. (Vespertilionidae, Chiroptera) из раннего 
плейстоцена Крыма
А. В. Лопатин
26
Мембраносвязанная ферри-форма гемоглобина в ядерных эритроцитах морского ерша 
(Scorpaena porcus, Linnaeus, 1758)
А. А. Солдатов, Н. Е. Шалагина, В. Н. Рычкова, Т. А. Кухарева
34
Две филогенетические когорты главного нуклеокапсидного белка NP и их связь с кругом 
хозяев у вирусов гриппа А
А. И. Чернышова, О. П. Жирнов
40
Оценка уровня клинически значимых микроРНК на основании тотального клеточного пула 
РНК алгоритмами машинного обучения
Я. В. Соловьев, А. С. Евпак, А. А. Кудряева, А. Г. Габибов, А. А. Белогуров
46
Частотно-зависимая вариабельность времени прохождения пульсовой волны. Пилотное 
исследование
А. А. Гриневич, Н. К. Чемерис
55
Бинарная протонная терапия карциномы Эрлиха с использованием адресных наночастиц 
золота
М. В. Филимонова, Д. Д. Колманович, Г. В. Тихоновский, Д. С. Петруня, П. А. Котельникова, 
А. А. Шитова, О. В. Солдатова, А. С. Филимонов, В. А. Рыбачук, А. О. Косаченко, 
К. А. Николаев, Г. А. Демяшкин, А. А. Попов, М. С. Савинов, А. Л. Попов, И. В. Зелепукин, 
А. А. Липенгольц, К. Е. Шпакова, А. В. Кабашин, С. Н. Корякин, С. М. Деев, И. Н. Завестовская
59
Гибридные белки, содержащие антигенный эпитоп и тиоредоксин для in vitro стимуляции 
CD4+ TCR+ Jurkat Т-клеток
И. А. Ишина, М. Ю. Захарова, И. Н. Курбацкая, А. Э. Мамедов, 
А. А. Белогуров, Ю. П. Рубцов, А. Г. Габибов
64

Vol. 516, 2024
CONTENTS
Solanum tuberosum L. Phytoene Synthase Genes (STPSY1, STPSY2, STPSY3) Participate 
in the Potato Plant’s Response to Cold Stress
A. V. Kulakova, A. V. Shchennikova, & E. Z. Kochieva
3
The Effect of Surgical Procedure in the Nasal Cavity in Rats on the Passive Avoidance 
Conditioning and the Level of Monoamines in the Hypothalamus
A. G. Korolev, I. V. Kastyro, A. N. Inozemtsev, & A. V. Latanov
10
Cuban Macaw (Ara Tircolor) in the Upper Pleistocene of Western Cuba
N. V. Zelenkov
15
Amino Acid Fund of Blood Serum of European Migrating Species of Chiroptera: Vespertilio 
murinus (Linnaeus, 1758) and Pipistrellus nathusii (Keyserling et Blasius, 1839) of the Ural Fauna
L. A. Kovalchuk, V. A. Mishchenko, L. V. Chernaya, & V. N. Bolshakov
20
Plecotus macrobullaris sarmaticus subsp. nov. (Vespertilionidae, Chiroptera) from the Early 
Pleistocene of Crimea
A. V. Lopatin
26
Membrane-bound Ferriform Hemoglobin in Nuclear Erythrocytes of the Sea Ruff (Scorpaena 
porcus, Linnaeus, 1758)
A. A. Soldatov, N. E. Shalagina, V. N. Rychkova, & T. A. Kukhareva
34
Two Phylogenetic Cohorts of the Nucleocapsid Protein NP and Their Correlation with the Host 
Range of Influenza A Viruses
A. I. Chernyshova, & O. P. Zhirnov
40
Evaluation of Clinically Significant miRNAs Level by Machine Learning Approaches Utilizing 
Total Transcriptome Data
Ya. V. Solovev, A. S. Evpak, A. A. Kudriaeva, A. G. Gabibov, & A. A. Belogurov, Jr.
46
Frequency-Dependent Variability of Pulse Wave Transit Time. Pilot Study
A. A. Grinevich, & N. K. Chemeris
55
Binary Proton Therapy of Ehrlich Carcinoma Using Targeted Gold Nanoparticles
M. V. Filimonova, D. D. Kolmanovich, G. V. Tikhonowski, D. S. Petrunya, P. A. Kotelnikova, 
A. A. Shitova, O. V. Soldatova, A. S. Filimonov, V. A. Rybachuk, A. O. Kosachenko, K. A. Nikolaev, 
G. A. Demyashkin, A. A. Popov, M. S. Savinov, A. L. Popov, I. V. Zelepukin, A. A. Lipengolts, 
K. E. Shpakova, A. V. Kabashin, S. N. Koryakin, S. M. Deyev, & I. N. Zavestovskaya
59
Antigenic Peptide–Thioredoxin Fusion Chimeras for in Vitro Stimulus of CD4+ TCR+ Jurkat 
T-cells
I. A. Ishina, M. Y. Zakharova, I. N. Kurbatskaia, A. E. Mamedov, 
A. A. Belogurov, Jr., Y. P. Rubtsov, & A. G. Gabibov
64

ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЖИЗНИ, 2024, том 516, с. 3–9
УДК 577.214.5:575.174.015.3
ГЕНЫ ФИТОИНСИНТАЗ (StPSY1, StPSY2, StPSY3) 
SOLANUM TUBEROSUM L. УЧАСТВУЮТ В ОТВЕТЕ 
РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ НА ХОЛОДОВОЙ СТРЕСС
© 2024 г.   А. В. Кулакова1,*, А. В. Щенникова1, Е. З. Кочиева1
Представлено академиком РАН В.О. Поповым
Поступило 28.12.2023 г.
После доработки 25.01.2024 г.
Принято к публикации 30.01.2024 г.
Охарактеризована структура и филогения генов StPSY1, StPSY2 и StPSY3, кодирующих фитоинсинтазы 
Solanum tuberosum L. Исследована экспрессия данных генов в проростках картофеля в ответ на воздействие холодового стресса в темновой фазе суточного цикла как имитации ночного похолодания. Выявлено, что все три гена активируются при снижении температуры, и наибольшая реакция наблюдается 
для StPSY1. Впервые показана реакция гена StPSY3 на холодовой стресс и фотопериод. Проведен поиск цис-регуляторных элементов в области промотора и 5´-UTR генов StPSY и показано, что регуляция всех трех генов связана с реакцией на свет. Высокий уровень низкотемпературной активации гена 
StPSY1 может быть связан с присутствием цис-элементов, ассоциированных с чувствительностью к холоду и АБК. 
Ключевые слова: картофель, Solanum tuberosum, биосинтез каротиноидов, фитоинсинтаза PSY, холодовой стресс
DOI: 10.31857/S2686738924030019, EDN: VUVRYO
Каротиноиды являются важными компонентами 
фотосинтеза и фотозащиты растений. Ферментативное расщепление данных метаболитов приводит 
к образованию апокаротиноидов, в том числе фитогормонов (абсцизовой кислоты (АБК) и стриголактонов), критичных для онтогенеза и иммунитета 
растения. Кроме того, каротиноиды, накапливаясь 
в пластидах запасающих органов, являются аттрактантами, придающими цветкам, плодам и зернам 
яркую (красную, оранжевую, желтую) окраску, тем 
самым способствуя опылению цветков и распространению семян [1].
Ключевым ферментом биосинтеза каротиноидов 
является фитоинсинтаза PSY, которая локализуется 
в строме и/или пластоглобулах пластид и катализирует первую стадию биосинтеза каротиноидов с образованием C40-фитоина [2, 3]. В геноме большинства видов растений показано существование трех 
паралогичных генов, кодирующих, соответственно, 
три изофермента – ​
PSY1, PSY2 и PSY3, тогда как для 
ряда видов выявлено только два (например, морковь Daucus carota, Apiaceae) или один (Arabidopsis 
thaliana L., Brassicaceae) ген PSY [3–7]. Ген PSY1 
впервые идентифицирован при исследовании плодов томата Solanum lycopersicum L. [4]. Позднее, также 
у томата, был найден гомологичный ген PSY2 с преимущественной экспрессией в листьях [5]. Ген PSY3 
впервые упоминается в исследованиях риса Oryza 
sativa L. и кукурузы Zea mays L. [6, 7], и в настоящее 
время известен и у других видов растений, включая 
томат и люцерну Medicago truncatula L. [3]. Показано, 
что PSY3, в отличие от PSY1 и PSY2, экспрессируется 
в растении в следовых количествах, однако активируется в вегетативной ткани при воздействии нескольких типов стрессовых факторов: засуха, избыток 
соли, повышенная температура, грибная инфекция 
или дефицит фосфатов [3, 6–8].
1Федеральное государственное учреждение “Федеральный 
исследовательский центр “Фундаментальные основы 
биотехнологии” Российской академии наук”, Москва, 
Россия
*e-mail: kulakova_97@mail.ru
Изоферменты PSY1 и PSY2 ассоциируют с тканеспецифичным синтезом каротиноидов. Экспрессия PSY2  больше свойственна фотосинтезирующим органам, тогда как для PSY1 характерна 
преимущественная активность в запасающих органах, но и в фотосинтезирующей ткани PSY1 действует, поддерживая, в частности, темновую фазу 
3

КУЛАКОВА  и др.
4
экспрессии данных генов в ответ на наличие/отсутствие освещения.
Используя данные генбанка NCBI (https://
www.ncbi.nlm.nih.gov/), включая аннотацию генов 
S. tuberosum и поиск по гомологии с известными генами PSY1, PSY2 и PSY3 S. lycopersicum, были извлечены последовательности гомологичных генов StPSY1 
(NCBI Gene ID: 102593756), StPSY2 (102589336) 
и StPSY3 (102603193) картофеля.
фотосинтеза [8, 9]. Светочувствительность регуляции обоих генов отражается на суточных колебаниях 
уровня их экспрессии [8, 9]. Роль PSY3 связывают со 
стрессовой реакцией растения через стимулирование 
синтеза АБК и стриголактонов [3, 6, 7]. При замалчивании PSY1 в плодах томата полностью отсутствуют каротиноиды, тогда как в случае замалчивания 
(на 70 
%) PSY2 и PSY3 заметно снижено содержание фитоина, фитофлуина и ζ-каротина (предшественники цветных каротиноидов); данные факты 
подтверждают ведущую роль PSY1 в каротиногенезе 
запасающих органов и возможное соучастие в нем 
PSY2 и PSY3 [9]. Замалчивание PSY3 приводит к значительному падению содержания апокаротиноидов 
в корнях M. truncatula, что поддерживает идею об участии PSY3 в обеспечении адаптивности растения [3].
Сравнительный анализ кодируемых генами аминокислотных последовательностей показал, что StPSY1 
и StPSY2 идентичны друг другу на 79 
% (100 
% покрытие 
последовательностей при сравнении) и StPSY1/StPSY2 
с StPSY3 – ​
на 69 
%/65 
% (покрытие 71 
%/74 
%). Все 
три последовательности содержат фитоинсинтазный 
домен (PLN02632) в положении 75—406 (StPSY1, размер белка 412 ао), 92—430 (StPSY2, 438 ао), 63—380 
(StPSY3, 384 ао). Сравнение последовательностей 
StPSY1 и StPSY2 выявило отсутствие на N-конце 
StPSY1 мотивов FPSP и RQEWNFGFLNADLRYSCL 
(рис. 1а), что является основным различием белков. 
Предсказанный согласно [13] функционально значимый сайт отщепления N-концевого транзитного 
пептида, ответственного за пластидную локализацию StPSY, может находиться в положениях V61/R62 
(StPSY1), V85/Q86 (StPSY2) и V55/Q56 (StPSY3).
Считается, что гены PSY1 и  PSY2 возникли 
в результате нескольких событий полногеномных 
дупликаций цветковых растений [3, 8, 10]. Гипотезы о происхождении PSY3 разнятся. С одной стороны, предполагается более раннее происхождение 
PSY1 и PSY2 и последующее специфическое событие 
дупликации, приведшее к появлению PSY3, являвшееся независимым у однодольных и двудольных 
видов [10]. С другой стороны, PSY3 считается более 
древним, чем PSY1 и PSY2, поскольку его гомологи 
обнаружены и у однодольных, и у двудольных видов, 
вплоть до Amborella trichopoda Baill. – ​
самого базального покрытосеменного растения [3, 8].
Филогенетический анализ, проведенный с использованием гомологичных белков из других видов 
растений, позволил построить дендрограмму, где 
четко прослеживается формирование гомологами 
PSY1 и PSY2 видов Пасленовых отдельных кластеров, 
сестринскую ветвь к которым образует единственный 
белок PSY A. thaliana (рис. 1б). При этом гомологи 
PSY3 формируют отдельный кластер, занимая базовую позицию в дендрограмме (рис. 1б).
Как упоминалось выше, каротиноиды представляют собой важные компоненты защиты растений 
от стрессовых факторов [1]. У картофеля Solanum 
tuberosum L., значимой сельскохозяйственной культуры, для которой вопрос стрессоустойчивости занимает важное место, исследования каротиногенеза 
ограничены анализом клубней на содержание каротиноидов и, иногда, экспрессию генов фитоинсинтаз. В частности, показана сортовая специфичность 
содержания каротиноидов и уровня экспрессии генов 
PSY1 и PSY2 в клубнях [11]. Также, определена динамика изменения содержания каротиноидов и уровня 
экспрессии генов PSY1, PSY2 и PSY3 в процессе низкотемпературного хранения клубней [12]. Показано, что 
при продолжительном низкотемпературном хранении 
клубней уровень транскриптов всех трех генов сначала снижается, а затем, к моменту выхода клубней из 
состояния физиологического покоя, начинает расти, 
что, вероятно, обусловлено необходимостью синтеза 
фитогормонов (АБК, стриголактоны) для прорастания глазков и дальнейшего развития побегов [12].
В совокупности, полученные структурно-филогенетические данные свидетельствуют в пользу наиболее древнего происхождения гена PSY3 среди генов 
фитоинсинтаз, в согласии с предположением, выдвинутым ранее [3, 10]. С учетом известного участия 
изофермента PSY1 в синтезе каротиноидов в тканях 
репродуктивных органов (цветков, плодов, зерен) 
можно предположить, что ген StPSY1 возник эволюционно позднее гена StPSY2, возможно, в результате 
дупликации последнего с изменением регуляторных 
областей и 5´-концевой последовательности гена 
и, как следствие, приобретением им новых функций. 
Размер гена StPSY1 (4731 пн, 7 экзонов) больше, чем 
StPSY2 (4020 пн, 7 экзонов), и оба гена по размеру 
существенно превышают StPSY3 (3440 пн, 6 экзонов). 
В пользу более раннего происхождения StPSY3 также 
свидетельствует отсутствие у гена нетранслируемой 
области 5´-UTR, предполагающее упрощенную регуляцию гена [14], и наличие такой области в случае 
StPSY1 и StPSY2 (1635 и 1074 пн соответственно).
Целью данного исследования стали гены PSY1, 
PSY2 и PSY3 картофеля S. tuberosum и их ответ на 
воздействие одного из основных стрессовых факторов – ​
холод (3°C). Помимо этого, реакция на имитацию ночного похолодания была интересна также 
с учетом предполагаемых суточных изменений уровня 
ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЖИЗНИ       том  516       2024

ГЕНЫ ФИТОИНСИНТАЗ (STPSY1, STPSY2, STPSY3) SOLANUM TUBEROSUM L. 
5
(а)
(б)
Рис. 1. а – Сравнительное выравнивание аминокислотных последовательностей StPSY1, StPSY2 и StPSY3. Сплошной 
линией подчеркнут фитоинсинтазный домен PLN02632, прерывистой – начало домена у StPSY3 (NCBI_CDD, https://
www.ncbi.nlm.nih.gov/). В рамки взяты предположительные сайты отщепления транзитного пептида. Синим цветом 
выделены аминокислоты, вариабельные между тремя белками, красным – консервативные у двух белков из трех. 
б – Филогенетическая дендрограмма, построенная при сравнении 13 аминокислотных последовательностей с использованием метода максимального правдоподобия (Maximum Likelihood, модель JTT, бутстрэп 1000) в программе 
MEGA7 (https://www.megasoftware.net/). Длина ветвей измеряется количеством замен на сайт, в основании ветвей 
указан процент деревьев, на которых связанные таксоны сгруппированы вместе. Для анализа использованы последовательности гомологов фитоинсинтаз PSY1, PSY2 и PSY3 представителей Пасленовых – S. tuberosum (St), S. lycopersicum (Sl), Capsicum annuum (Ca), а также модельного вида Двудольных – A. thaliana (At). Номера доступа в NCBI 
(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/) или SolGenomics (https://www.solgenomics.net/) приведены рядом с названием анализируемых белков.
ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЖИЗНИ       том  516       2024

КУЛАКОВА  и др.
6
‘6’ vs. ‘0’) и возрастает через 4 ч после начала световой 
фазы (контроль, ‘12’ vs. ‘6’). При воздействии холода 
(опыт, ‘6’ vs. ‘0’) уровень транскриптов гена StPSY1 
поднимается в ~8 раз, а при возврате в тепло (опыт, 
‘12’ vs. ‘6’) опускается в ~3 раза (рис. 2).
Таким образом, предполагая, что PSY1 и PSY2 возникли в результате дупликации гена-предшественника, PSY3, с вероятным приобретением новых и сохранением старых функций, а также учитывая данные 
об участии PSY3 в стрессовых ответах растения, был 
проведен анализ профиля экспрессии генов StPSY1, 
StPSY2 и StPSY3 в ответ на холодовой стресс. В опыте 
использовали ранний сорт картофеля Леди Клэр, который пригоден для выращивания в средней полосе 
России и рекомендуется к высадке в мае, когда в регионе часто случаются возвратные ночные похолодания.
В соответствии с предполагаемой главной ролью 
PSY2 в каротиногенезе в фотосинтезирующих тканях [8, 9], уровень транскриптов StPSY2 в проростке 
картофеля на один и два порядка выше, чем в случае StPSY1 и StPSY3 соответственно (рис. 2). При 
переносе растений в темноту (контроль, ‘6’ vs. ‘0’) 
экспрессия StPSY2 и StPSY3 снижается в ~2.5 и 4 раза 
соответственно и через 4 ч после начала дня (контроль, ‘12’ vs. ‘6’) вырастает в ~3 раза (StPSY2) или не 
меняется (StPSY3). При воздействии холода (опыт, 
‘6’  vs. ‘0’) уровень транскриптов не меняется (StPSY2) 
или растет в ~2 раза (StPSY3), а при возврате в тепло 
(опыт, ‘12’ vs. ‘6’) поднимается в ~5 раз (StPSY2) или 
падает почти до нуля (StPSY3) (рис. 2).
Поддержание экспрессии StPSY1 на дневном уровне в темноте (контроль, ‘0’ vs. ‘6’) (рис. 2) говорит 
о возможном участии гена в темновой фазе фотосинтеза в растении и о наличии путей фотонезависимой 
регуляции активности гена. Одновременное падение уровня мРНК генов StPSY2 и StPSY3 (контроль, 
‘0’ vs. ‘6’) (рис. 2) свидетельствует о регуляции их экспрессии фотозависимым образом. Учитывая разницу 
в уровне транскриптов в точке ‘6’ для двух температур 
(опыт 3°C vs. контроль 23°C) (рис. 2), можно утверждать, что экспрессия всех трех генов StPSY в разной 
степени (StPSY1 – ​
значительно большей, чем StPSY2 
и StPSY3) стимулируется воздействием холода.
Используя индивидуальные клубни сорта, были 
получены проростки и доведены до стадии образования 6–7 листьев в условиях экспериментальной 
установки искусственного климата (ЭУИК ФИЦ Биотехнологии РАН) при длинном фотопериоде и оптимальной для выращивания картофеля температуре 
(день/ночь 16 ч/8 ч; 23°C). Данные растения были 
подвергнуты воздействию холодового стресса (3°C) 
в течение ночи (8 ч) для имитации ночного похолодания. Листовой материал собирали в трех временных 
точках: (точка ‘0’) непосредственно до начала холодового стресса и темновой фазы (конец световой фазы); 
(‘6’) 6 ч холодового стресса и темновой фазы; (‘12’) 
4 ч после возврата в тепло с наступлением световой 
фазы (рис. 2). В процессе эксперимента опытные 
растения инкубировались вместе с контрольными 
в климокамере с аналогичным световым режимом 
и температурой 23°C и на время темновой фазы переносились в климокамеру, поддерживающую температуру 3°С. Выбор временных точек был основан 
на данных о суточных колебаниях уровня экспрессии 
генов PSY1 и PSY2. Ранее показано, что днем значимый уровень экспрессии наблюдается для обоих 
генов, тогда как ночью фотозависимая экспрессия 
PSY2 падает; каротиногенез, необходимый для темновой фазы фотосинтеза, поддерживается активностью 
PSY1, предположительно, от света не зависящей [8].
Опыт проводили в двух биологических и трех 
технических повторах. Измельченный растительный материал использовали для выделения и очистки суммарной РНК (наборы RNeasy Plant Mini Kit 
и RNase-free DNase set; QIAGEN, Германия), на основе которой синтезировали кДНК (GoScriptтм Reverse 
Transcription System, Promega, США). Экспрессию 
генов StPSY1, StPSY2 и StPSY3 определяли с помощью 
количественной ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ) 
с использованием 3 нг кДНК, набора “Реакционная 
смесь для проведения ПЦР-РВ в присутствии красителя SYBR Green I и референсного красителя ROX” 
(ООО “Синтол”, Россия), CFX96тм Real-Time PCR 
Detection System (Bio-Rad Laboratories, США) и программы [5 мин 95°C; 40 циклов (15 с 95°C; 50 с 62°C)].
В результате было показано, что в нормальных 
условиях уровень экспрессии гена StPSY1 не изменяется при переносе растений в темноту (контроль, 
Для понимания особенностей регуляции экспрессии генов StPSY1, StPSY2 и StPSY3 был проведен поиск цис-регуляторных элементов, ассоциированных 
с ответом на свет, холод и АБК, в промоторе (1.5 кб) 
и 5´-UTR генов. В результате было обнаружено 30 
(StPSY1), 40 (StPSY2) и 5 (StPSY3) элементов, подавляющее большинство которых (соответственно 24, 29 
и 5) представлено чувствительными к свету мотивами 
(табл. 1), что согласуется с реакцией генов на наличие 
освещения (рис. 2). АБК-ассоциированных элементов было найдено 5, 11 и 0 соответственно. И только 
регуляторная область StPSY1 содержала один мотив 
(LTR), связанный с ответом на низкие температуры 
(табл. 1), что согласуется с его повышенной (в сравнении с StPSY2 и StPSY3) реакцией на холодовой стресс 
(рис. 2). Помимо вышеназванных элементов, регуляторные области всех трех генов содержали сайты 
(StPSY1 — 54, StPSY2 — 33, StPSY3 — 17), ассоциированные со стрессовым ответом, чувствительностью 
к другим фитогормонам, кроме АБК, и связыванием 
с транскрипционными факторами. Данные элементы 
также могут влиять на регуляцию генов StPSY в ответ 
на холодовой стресс, но не столь очевидно.
ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЖИЗНИ       том  516       2024

ГЕНЫ ФИТОИНСИНТАЗ (STPSY1, STPSY2, STPSY3) SOLANUM TUBEROSUM L. 
7
1.0
StPSY1
StPSY1
StPSY2
StPSY3
0.8
1/‘0’ vs. 1/‘6’
0.9997
0.0005
<0.0001
0.6
1/‘0’ vs. 1/‘12’
0.0004
0.0002
<0.0001
1 vs. 1
0.4
1/‘6’ vs. 1/‘12’
0.0014
<0.0001
0.8541
транскриптов
0.2
2/‘0’ vs. 2/‘6’
<0.0001
0.9979
0.0014
Относительный уровень
–1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
2/‘0’ vs. 2/‘12’
<0.0001
<0.0001
0.5098
2 vs. 2
6
StPSY2
2/‘6’ vs. 2/‘12’
<0.0001
<0.0001
0.0008
5
1/‘0’ vs. 2/‘0’
>0.9999
0.0073
<0.0001
4
1/‘0’ vs. 2/‘6’
<0.0001
0.0397
<0.0001
3
1/‘0’ vs. 2/‘12’
<0.0001
<0.0001
<0.0001
2
транскриптов
1
2/‘0’ vs. 1/‘6’
0.9972
0.9574
0.9658
Относительный уровень
2/‘0’ vs. 1/‘12’
0.0002
<0.0001
0.2325
–1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
3 vs. 3
1/‘6’ vs. 2/‘6’
<0.0001
 0.5912
0.0136
0.03
StPSY3
1/‘6’ vs. 2/‘12’
<0.0001
<0.0001
0.2042
0.02
2/‘6’ vs. 1/‘12’
<0.0001
<0.0001
0.1378
1/‘12’ vs. 2/‘12’
0.7166
<0.0001
0.0316
0.01
транскриптов
Относительный уровень
–1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
Рис. 2. Уровень экспрессии генов StPSY1 (NCBI Gene ID 102593756), StPSY2 (102589336) и StPSY3 (102603193) 
в листовой ткани контрольных (1) и опытных (2) проростков [0 ч 23°С (‘0’); 6 ч темновой фазы, 23°С/3°С (‘6’); 
4 ч световой фазы 23°С (‘12’)] образцов картофеля сорта Леди Клэр. Дневной и ночной периоды обозначены под 
графиками белым и серым боксами соответственно. Праймеры: PSY1 (5´-catgctcgatggtgctttgtc-3´ и 5´-gacttcctcaagtccatacgca-3´); PSY2 (5´-aactgagctctgctagtagatg-3´ и 5´-gcactagagatcttgcataagca-3´); PSY3 (5´-gcctagtttagccattcaatagac-3´ 
и 5´-gcctagagttgatcgaacgattc-3´). Данные нормализованы по двум референсным генам: ef11 (LOC102600998; 
5´-attggaaacggatatgctcca-3´ и 5´-tccttacctgaacgcctgtca-3´) и SEC3A (LOC102599118; 5´-gcttgcacacgccatatcaat-3´ 
и 5´-tggattttaccaccttccgca-3´). Статистическая обработка (one-way ANOVA; “multiple comparisons, corrected with Bonferroni test”) проведена с помощью GraphPad Prism v. 8 (GraphPad Software Inc., США) на основе двух биологических 
и трех технических повторов (p < 0.05 для значимых различий); в таблице (справа) красным выделены p-value для 
незначимых различий.
В целом, результаты структурно-функционального 
анализа генов фитоинсинтаз картофеля предполагают участие StPSY1, StPSY2 и StPSY3 в ответе растения 
на холод. Наибольшая среди генов реакция StPSY1 
может быть связана с наличием цис-регуляторных 
элементов, ассоциированных с чувствительностью 
к холоду и АБК (апокаротиноид). Участие в ответе на 
холод StPSY2 и StPSY3 менее заметно и может зависеть 
от количества АБК (StPSY2) и/или других фитогормонов (StPSY2 и StPSY3). В то же время экспрессия всех 
трех генов находится под регуляторным воздействием 
освещения, что для StPSY3 показано впервые.
Таким образом, PSY1 и PSY2 могли унаследовать 
от эволюционно более древнего гена PSY3 роль в синтезе каротиноидов, светочувствительность и базовую 
способность реагировать на стрессовые факторы. 
Усложнение функций генов PSY1 и PSY2, вероятно, 
связано с существенными эволюционными модификациями, как в регуляторной области (приобретение 
5´-UTR, обогащение промотора регуляторными элементами), так и в кодирующей последовательности 
(транзитный пептид, каталитический домен). Как 
результат можно отметить существенно более высокие 
в сравнении с PSY3 уровни экспрессии обоих генов 
ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЖИЗНИ       том  516       2024