ГЕНЕТИКА, 2006, том 42, № 2, с. 256-273
ГЕНЕТИКА ^^^^^^^^^^^^^^^^ ЧЕЛОВЕКА
УДК 575.174.015.3:599.9
АНАЛИЗ ПОЛИМОРФИЗМА ДЕВЯТИ ДНК-ЛОКУСОВ ЯДЕРНОГО ГЕНОМА В ПОПУЛЯЦИИ МАРИЙЦЕВ
© 2006 г. В. Л. Ахметова1, Р. И. Хусаинова1, Е. Б. Юрьев1, И. А. Туктарова1, Н. В. Петрова2, С. В. Макаров2, О. И. Кравчук2, Г. В. Пай2, Е. В. Балановская2,
Е. К. Гинтер2, Э. К. Хуснутдинова1
1 Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук, Уфа 450054;
факс: (3472) 35-61-00; e-mail: 021gen@mail.ru 2 Медико-генетический научный центр Российской академии медицинских наук, Москва 115478;
факс: (495) 324-07-02; e-mail: ekginter@mail.ru
Поступила в редакцию 11.02.2005 г. Окончательный вариант получен 01.09.2005 г.
Проведено популяционно-генетическое изучение коренного населения Республики Марий Эл, представленного двумя основными этнографическими группами марийцев: луговыми (пять выборок из Моркинского, Оршанского, Сернурского, Советского и Звениговского районов) и горными (выборка из Горномарийского района). Все группы марийцев проанализированы по девяти полиморфным ДНК-локусам ядерного генома: VNTR(PAH) (N = 422), STR(PAH) (N = 152), VNTR(ApoB) (N = 294), VNTR(DAT1) (N = 363), VNTR(eNOS) (N = 373), ACE (N = 412), lVS6aGATT (N = 513), D7S23(KM.19) (N = 494), D7S8 (N = 366). Характеристика распределения частот аллелей и генотипов по всем полиморфным системам дана как для каждой выборки, так и для этнографических групп и этноса в целом. В каждой из шести выборок марийцев выявлен дефицит гетерозигот: средняя наблюдаемая гетерозиготность ниже ожидаемой. Для генофонда марийцев в целом по анализируемой выборке ДНК маркеров получены средние показатели гетерозиготности HS = 0.455 и межпопуля-ционных различий = 0.0024. Наиболее высокий уровень межпопуляционной дифференциации характерен для локусов ACE (FST = 0.0104) и D7S23(KM.19/Pstl) (FST = 0.0123). Анализ генетических расстояний и межпопуляционного разнообразия (FST) показал, что основная часть генетической изменчивости марийцев обусловлена дифференциацией между популяциями луговых марийцев, а различия между этнографическими группами горных и луговых марийцев вносят незначительный вклад в структуру этнического генофонда. Ведущим в формировании генофонда марийцев предполагается географический фактор.
Для исследования генофондов современных популяций человека и механизмов, определяющих генетическое разнообразие внутри популяций и различия между ними, эволюционная и популяционная генетика широко использует полиморфизм ядерного генома. В отличие от однородительских генных маркеров (мтДНК и У-хромосомы) аутосомные ДНК-маркеры характеризуют не специфику микроэволюционной траектории одного из полов, а дают сбалансированную характеристику генофонда в целом, выявляют объективную картину генетического разнообразия популяций и основной путь этногенеза как отдельных народов, так и народонаселения крупных регионов мира.
Изучение генетической структуры популяции марийцев позволяет оценить как положение данного этноса среди других народов Волго-Ураль-ского региона, так и особенности генетической подразделенности между субэтническими группами самих марийцев. В предыдущих работах [1-5] была рассмотрена пространственная структура
генофонда марийцев по данным о классических генных маркерах, некоторых ДНК-маркерах и генах наследственной патологии, причем для всех типов маркеров были созданы компьютерные ге-ногеографические карты [3, 4]. Детальный картографический анализ распределения в ареале марийцев частот генов иммуно-биохимического полиморфизма (33 аллеля десяти локусов - AB0, TF, GC, PI, HP, AHS, F13B, ACPI, PGM1, GLO1) выявил важные характеристики пространственной изменчивости марийцев. Оказалось, что генетическая структура их популяций сформирована главным образом под действием факторов с широтной изменчивостью [3, 4]. Этот вывод был подтвержден и при создании "синтетических" карт (т.е. построенных по массиву карт всех генов) главных компонент, которые показали, что горные марийцы обособлены от луговых марийцев не только в географическом, но и в генетическом пространстве [4]. Эти отличия выявляются лишь благодаря проведению картографического анализа - при стандартном статистическом ана-
лизе исходных частот генов между горными и луговыми марийцами достоверные отличия не обнаружены.
Одна из основных особенностей генофонда марийцев была выявлена при создании иной "синтетической" карты, демонстрирующей генетические расстояния от этнической средней до всех локальных популяций [4]. Эта карта обнаружила нетривиальную картину: четкую дифференциацию ареала марийцев на центрально расположенное ядро, близкое к "среднемарийскому генофонду" и генетически отдаленную периферию. Оказалось, что больше всего отличаются от среднемарийских значений частоты генов на севере, юго-востоке и западе республики, что, по-видимому, обусловлено межэтническими миграционными потоками.
Считается, что для финноязычных народов Урала характерны большие различия между территориальными группами одного народа, чем между соседними группами разных этносов [6]. Из анализа карты следует, что население центра республики наиболее полно сохраняет основные черты этнического генофонда, а периферийные области указывают на взаимодействие генофонда марийцев с генофондами других этносов. Наблюдаемая картина генетических расстояний является весьма устойчивой, поскольку геногеогра-фический рельеф генных расстояний оказался сходным и для классических, и для ДНК-маркеров, и для наследственной патологии [5]. Такая устойчивость паттерна генетических расстояний позволяет предполагать, что основная модель увеличения генетических расстояний от центра этнической территории марийцев к ее периферии является реальной и отражает структуру марийского генофонда.
Эти и иные выявленные закономерности структуры генофонда марийцев создают тот контекст, который способствует пониманию результатов, полученных по аутосомным ДНК-маркерам: многочисленные исследования показали высокое сходство между характеристиками генофонда по классическим и аутосомным ДНК-маркерам. Целью данной работы является сравнительный анализ популяций горных и луговых марийцев из шести районов Республики Марий Эл по данным о полиморфизме девяти ДНК-локусов ядерного генома.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалом для исследования послужили образцы ДНК, выделенные из крови неродственных индивидов, представляющих коренное население Республики Марий Эл и относящихся к двум этнографическим группам. Выборка луговых марийцев сформирована жителями пяти районов - Моркинского, Оршанского, Сернурского,
Советского и Звениговского. Горные марийцы представлены жителями Горномарийского района.
Образцы венозной крови были собраны сотрудниками лаборатории экологической генетики ГУ МГНЦ РАМН (Кравчук О.И., Пай Г.В., Макаров СВ.). Луговые марийцы представлены популяциями Моркинского района (Весьшургин-ский, Семисолинский, Шиньшинский, Коркатов-ский сельсоветы); Оршанского района (Лужбе-лякский, Чирковский и Каракшинский сельсоветы); а также выборками, собранными в районных центрах Сернурского, Советского и Звениговского районов. Горные марийцы представлены популяциями Горномарийского района (Еласовский и Микряковский сельсоветы). Данные по объему выборок приведены в таблицах - по разным локу-сам изучены от 152 до 513 человек. При сборе анкетных данных учитывались этническая принадлежность (до второго поколения) и место рождения родителей обследуемого.
Кровь из вены в количестве 4-8 мл набирали в пробирки с консервантом 0.5 М ЭДТА (рН 8.0) в соотношении 4 : 1. Образцы ДНК выделяли из цельной крови стандартным методом ферментативного гидролиза с протеиназой К и последующей фенольно-хлороформной экстракцией [7].
Анализ полиморфных локусов проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) синтеза ДНК на амплификаторе производства компании "ДНК-технология" с использованием ДНК-поли-меразы Thermus aquaticus производства фирмы "Биомастер". В исследовании использовались следующие полиморфные локусы: VNTR(PAH) -вариабельные тандемные повторы гена фенила-ланингидроксилазы, PAH; STR(PAH) - короткие тандемные повторы гена РАН; VNTR(ApoB) - вариабельные тандемные повторы гена аполипо-протеина В, АроВ; VNTR(DATl) - вариабельные тандемные повторы гена переносчика дофамина, DATl; VNTR(eNOS) - диаллельный полиморфизм вариабельного числа повторов гена эндотелиаль-ной синтазы окиси азота, eNOS; ACE - инсерционно-делеционный полиморфизм гена ангиотензинпре-вращающего фермента, АСЕ; IVSöaGATT - тетра-нуклеотидные тандемные повторы шестого интро-на гена муковисцидоза, CFTR; D7S23(KM.19/Pstl) гена WNT2 и D7S8(Pstl) - полиморфные локусы хромосомы 7 области 7q31, фланкирующие 5'-ко-нец гена CFTR.
Генотипирование проводилось с использованием праймеров и условий, описанных ранее [8-16].
Для анализа результатов амплификации полученные амплификаты разгоняли на электрофорезе в 6-8%-ном полиакриламидном геле (исходное соотношение акриламида и метиленбисакри-ламида 29 : 1) при напряжении 100-250 В в течение 3-14 ч. В качестве электрофорезного буфера использовали 1XTBE (трис-боратный бу-
фер). По окончании электрофореза гель окрашивали раствором бромистого этидия (0.1 мкг/мл) в течение 10 мин. Гель фотографировали в проходящем ультрафиолетовом свете. В качестве маркера размеров аллелей использовали ДНК фага X, гидролизированную рестриктазой Pstl.
Статистическая обработка полученных данных была выполнена с использованием пакета программ GenePop ver.3.3 [17].
Информационное содержание полиморфизма (PIC, polymorphism information content) рассчитывали согласно Botstein D. et al. [18]:
k k-1 k
PIC = 1- Xp2- I I 2p2j
i = i i = i j = i + i
где Pi - частота аллеля в любой (ди- или полиал-лельной) системе; p,pj - частоты i-x и j-x аллелей; к - число аллелей.
В зависимости от значения PIC генетические маркеры условно подразделяют на три категории по информативности для популяционно-генети-ческого анализа [18]: PIC > 0.5 - высокополиморфный маркер, 0.5 > PIC > 0.25 - умеренно полиморфный маркер, PIC < 0.25 - низко
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.