МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2014, том 48, № 1, с. 69-80
ГЕНОМИКА. ^^^^^^^^^^^^^^ ТРАНСКРИПТОМИКА
УДК 575.174:599.9
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ПОПУЛЯЦИЙ СЕВЕРНОЙ ЕВРАЗИИ ПО ПОЛИМОРФНЫМ
ИНСЕРЦИЯМ ALU-ЭЛЕМЕНТА © 2014 г. И. Ю. Хитринская1, В. Н. Харьков1, М. И. Воевода2 , В. А. Степанов1 *
Научно-исследовательский институт медицинской генетики Сибирского отделения Российской академии
медицинских наук, Томск, 634050 2Научно-исследовательский институт терапии Сибирского отделения Российской академии медицинских наук,
Новосибирск, 630089 Поступила в редакцию 20.06.2013 г.
Принята к печати 16.07.2013 г.
Используя набор из восьми полиморфных Alu-инсерций, впервые охарактеризовали аутосомный генофонд населения Сибири, Средней Азии и Дальнего Востока (27 популяций 12 этнических групп). Результаты анализа свидетельствуют о значительном уровне генетического разнообразия в популяциях Северной Евразии и о существенной дифференциации генофонда населения этого региона. Установлено, что в локусе CD4 частота аллеля Alu (—) обратно пропорциональна количеству "монголоидного компонента" популяции. Наименьшую частоту Alu-делеции в локусе CD4 имели эскимосы (0.012), а наибольшую — русские и украинцы (0.35). Показано, что европеоидные популяции Северной Евразии (русские, таджики, узбеки), так же как тюркские этнические группы Южной Сибири (алтайцы, тувинцы) и популяции хантов и манси являются реципиентами значительного потока генов по сравнению с этносами Восточной Сибири и Дальнего Востока. Результаты корреляционного анализа свидетельствуют о связи генетических расстояний с антропологическими характеристиками популяций.
Ключевые слова: Alu-повторы, генетическое разнообразие, популяции Северной Евразии.
GENETIC DIVERSITY AND RELATIONSHIPS OF NORTHERN EURASIA POPULATIONS FOR POLYMORPHIC Alu-INSERTIONS, by I. Khitrinskaya1, V. Kharkov1, M. Voevoda2, V. Stepanov1* (1Research Institute of Medical Genetics, Russian Academy of Medical Sciences, Tomsk, 634050 Russia; Research Institute of Internal Medicine, Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, 630089 Russia; *e-mail: vadim.stepanov@medgenetics.ru). We for the first time have examined the autosomal gene pool of the Siberia, Central Asian and the Far East populations (27 populations of 12 ethnic groups) using a set of polymorphic Alu insertions in the human genome. The results of the analysis testify i) to a significant level of genetic diversity in the Northern Eurasian populations and ii) to a considerable differentiation of gene pool in the population of this region. It has been shown that at the CD4 locus, the frequency of Alu (-) is inversely related to the Mongoloid component of the population, the lowest and highest frequencies of the Alu deletion at locus CD4 were recorded respectively in Eskimo (0.012) and Russian and Ukrainian (0.35). The analysis of gene flow proved Caucasoid populations (Russian, Tajik and Uzbek), as well as those of Turkic ethnic groups from the Southern Siberia (Altaians and Tuvinians) and Khanty and Mansy populations to be the recipients of a considerable gene flow from the outside of the concerned population system, as compared with the East Siberian and the Far East ethnic groups. The results of the correlation analysis received with use polymorphic Alu insertion testify to the greatest correlation of genetic distances with anthropological characteristics of populations.
Keywords: Alu-insertions; genetic diversity; populations of the Northern Eurasia. DOI: 10.7868/S0026898414010054
Этногенетические исследования, связанные с характеристикой особенностей структуры генофонда популяций человека, проводятся различными научными центрами по всему миру. Анализ генетического разнообразия, дифференциации,
*Эл. почта: vadim.stepanov@medgenetics.ru
реконструкция древних миграций, популяцион-ной и демографической истории отдельных регионов или этнических групп выполняется с помощью различных систем генетических маркеров [1—12]. Разнообразное по происхождению и эт-
ническому составу население Сибири, Средней Азии и Дальнего Востока активно изучается с привлечением различных систем генетических маркеров (анализ 8МР и микросателлитов нере-комбинирующей части У-хромосомы, мтДНК, гаплотипов Х-хромосомы). Расширение спектра генетических маркеров тем более необходимо, поскольку Сибирь и Средняя Азия были областью соприкосновения самых разнообразных этнокультурных и антропологических элементов, проникавших сюда из сопредельных территорий.
Несмотря на то, что в последнее время в попу-ляционной генетике все более широкое применение находят подходы, основанные на новых технологиях генотипирования (широкогеномный анализ 8МР, секвенирование нового поколения, секвенирование полных молекул мтДНК и целых геномов), использование таких "классических" ДНК-маркеров, как А1и-повторы, по-прежнему актуально. Высокая информативность, точность и простота генотипирования, а также широкая база данных для проведения сравнительного анализа позволяют изучать структуру генофонда популяций на уровне, достаточном для большинства популяционных задач.
Полиморфизм А1и-инсерций является удобным маркером для таких работ. Генетическое разнообразие популяций человека с помощью А1и-повторов изучают в нескольких исследовательских центрах США и Европы. Полученные данные позволили охарактеризовать спектр генетического разнообразия и подтвердить основные миграционные пути заселения территории земного шара человеком современного типа [13], уточнить генетические взаимоотношения между различными группами американских индейцев [14].
Генофонд популяций Северной Евразии изучают с применением А1и-инсерций уже более 15 лет. Охарактеризована общая структура генофонда различных этносов, в том числе восточнославянских, коренных народов Волго-Уральского региона, Северного Кавказа и Сибири, проанализированы филогенетические взаимоотношения популяций, определены частоты различных А1и-маркеров. Реконструированы генетико-истори-ческие связи между некоторыми коренными этносами, проживающими на территории России [2, 15-28].
Однако полученная картина во многом остается фрагментарной и не полностью отражает общие закономерности организации североевразийского генофонда. Кроме того, многие этносы антропологически и генетически довольно гетерогенны, а использованные до настоящего времени выборки зачастую не отражают всей многокомпонентности генофонда, характеризуя лишь долю имеющегося разнообразия. Таким образом, несмотря на обилие полученных ранее данных, изучение регио-
нальной и внутриэтнической структурированности генетического разнообразия различных популяций с привлечением по крайней мере нескольких географически удаленных выборок для каждого региона представляется актуальным.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В работе использовали 34 популяционные выборки, принадлежащие 19 этническим группам, проживающим на территории Сибири, Средней Азии, Дальнего Востока и Восточной Европы (рис. 1, табл. 1). Общая численность суммарной выборки составила 2383 человека. Изученные этнические группы относятся к двум основным расовым типам населения Евразии (европеоидному и монголоидному) и говорят на языках шести лингвистических семей — алтайской, индоевропейской, сино-тибетской, уральской, чукотско-камчатской, эскимосо-алеутской и палеоазиатской.
Полиморфизм ДНК изучали с использованием восьми локусов Alu-повторов — ACE, FXIIIB, APOA1, PLAT, PV92, A25, CD4, D1. ДНК выделяли стандартными методами [29]. Генотипирова-ние проводили с помощью ПЦР и последующего электрофореза в 2%-ном агарозном геле. Статистическую обработку выполняли с использованием подходов, принятых в популяционно-генети-ческих исследованиях [30—33].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Частоты аллелей и генетическое разнообразие внутри популяций
Все восемь локусов в изученных популяциях оказались полиморфными (табл. 2), четыре из них обладали высоким уровнем разнообразия (величина He локусов ACE, PLAT, PV92 и D1 в суммарной выборке была близкой к 0.5). В целом, спектр частот аллелей в популяциях коренных народов Сибири был типичным для других азиатских популяций — отмечена относительно высокая частота инсерции Alu-повтора в локусах PV92 и F13B [13, 14, 34]. Популяции Сибири и Средней Азии распадаются на две группы в соответствии с частотами локуса F13В. К первой группе относятся популяции европеоидного расового типа (русские, украинцы, таджики, узбеки) и переходного уральского (ханты, манси), а ко второй — все монголоидные этносы.
Среднеазиатские популяции неоднородны в отношении распределения частот аллелей. Киргизы и дунгане имеют типичный "монголоидный" спектр, таджики близки к европеоидному, а вот тюркоязычные узбеки характеризуются "промежуточными" частотами аллелей с тенденцией сдвига к "европеоидному" распределению. Интересной особенностью обладает локус CD4, часто-
Рис. 1. Локализация изученных этнических групп. На этом и последующих рисунках обозначение этнических групп соответствует табл. 1.
та А1и-делеции в нем отчетливо уменьшается с увеличением "монголоидности" в популяции: среди изученных популяций Сибири и Средней Азии наименьшую частоту А1и-делеции имели эскимосы (0.012), у которых наиболее сильно выражен монголоидный компонент, а наибольшую -русские и украинцы (0.35).
Наибольший уровень средней теоретической гетерозиготности по восьми локусам зафиксирован у северных алтайцев пос. Курмач-Байгол (Не = = 0.4195) и Горно-Алтайска (Не = 0.4091). Тувинцы также характеризуются высоким уровнем ожидаемой гетерозиготности, что, как показано ранее [35], связано с неоднородностью данной этнической группы. Из трех тувинских популяций меньшее разнообразие имеет популяция Тоора-Хем, которая характеризуется высокой изолированностью [36, 37], что согласуется с распространенностью и степенью накопления фамилий (родоплеменных групп) [35]. Данные о малом генетическом разнообразии популяции Тоора-Хем также согласуются с результатами анализа рестрикционного полиморфизма D-петли мтДНК, но противоречат данным, полученным с использованием классических маркеров, согл
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.