научная статья по теме РУССКИЙ ГЕНОФОНД: ГЕНОГЕОГРАФИЯ ALU-ИНСЕРЦИЙ (АСЕ, APOA1, B65, PV92, TPA25) Биология

Текст научной статьи на тему «РУССКИЙ ГЕНОФОНД: ГЕНОГЕОГРАФИЯ ALU-ИНСЕРЦИЙ (АСЕ, APOA1, B65, PV92, TPA25)»

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2010, том 44, № 3, с. 447-455

= ГЕНОМИКА. ТРАНСКРИПТОМИКА =

УДК 577.174:599.9.314

РУССКИЙ ГЕНОФОНД: ГЕНОГЕОГРАФИЯ ЛШ-ИНСЕРЦИЙ (АСЕ, APOA1, B65, ГУ92, TPA25)

© 2010 г. Д. С. Соловьева1, Е. В. Балановская1, М. А. Кузнецова1, О. А. Васинская1, С. А. Фролова1, Э. А. Почешхова2, И. В. Евсеева3, М. Н. Болдырева4, О. П. Балановский1*

Медико-генетический научный центр Российской академии медицинских наук, Москва, 115478 2Кубанская медицинская академия, Майкоп, 350063 3Северный медицинский университет, Архангельск, 163000 4Институт иммунологии Федерального медико-биологического агентства, Москва, 115478

Поступила в редакцию 28.10.2009 г.

Принята к печати 30.11.2009 г.

Впервые изучены пять локусов Л1и-инсерций (АСЕ, APOA1, Б65, PV92, ТРЛ25) в 10 русских популяциях (суммарная выборка 1088 человек), охватывающих весь исторический ареал русского народа. По одним локусам русские популяции проявляют сходство со своими западными соседями (народы Западной Европы), по другим — с восточными (народы Уральского региона). По частотам Л1и-инсерций русский генофонд оказывается малодифференцированным: различия между 10 региональными популяциями составляют лишь й = 0.007, тогда как гетерогенность русского генофонда, оцененная при помощи классических маркеров, митохондриаль-ной ДНК и У хромосомы, существенно выше (0.013, 0.033 и 0.142 соответственно). Таким образом, использованный набор из пяти Ли-инсерций характеризуется сниженной изменчивостью на внутриэтническом уровне. Однако при межэтнических сравнениях хорошо видно, что 13 народов Восточной Европы образуют три кластера в соответствии с их историко-географическим положением: восточно-славянский, кавказский и южноуральский. Полученные данные подтверждают эффективность использованной системы маркеров для оценки генетической дифференциации и истории генофонда народов Восточной Европы.

Ключевые слова: Alu-инсерции, полиморфизм, русские популяции.

THE RUSSIAN GENE POOL: GENE GEOGRAPHY OF ALU-INSERTIONS (АСЕ, APOA1, B65, PV92, TPA25), by D. S. Solovieva1, E. V. Balanovskaya1, M. A. Kuznetsova1, О. А. Vasinskaya1, S. A. Frolova1, E. A. Pocheshkhova2,I. V. Evseeva3, M. N. Boldyreva4, O. P. Balanovsky1* ^Research Centre for Medical Genetics, Russian Academy ofMedical Sciences, Moscow, 115478 Russia; *e-mail: balanovsky@inbox.ru; 2Kuban State Medical Academy, Maikop, 350063 Russia; 3Northern State Medical University, Arkhangelsk, 163000 Russia; 4Institute of Immunology, Russian Federation Medical Biological Agency, Moscow, 115478 Russia). The analysis of five Alu insertion loci (АСЕ, APOA1, B65, PV92, TPA25) has been carried out for the first time in 10 Russian populations (1088 individuals), covered all parts of historical area of the Russian ethnos. Depending on locus, Russian populations exhibit similarity with their western (European populations) or with the eastern (populations of the Ural region) neighbors. Considering frequencies of the studied Alu-insertions, Russian gene pool exhibits low variation: average difference between populations is d = 0.007, whereas on classical markers, mtDNA and Y chromosome heterogeneity of Russian gene pool is essentially higher (0.013, 0.033 and 0.142 respectively). Therefore, this set of five Alu insertions has lower variability on the intra-ethnic level. However in inter-ethnic comparisons the clear pattern was obtained: 13 Eastern European ethnic groups formed three clusters, according with their historical and geographical position — East Slavic, Caucasian and South Ural clusters. The obtained data confirms efficiency of using Alu insertions for studying genetic differentiation and history of a gene pool of the Eastern European populations.

Key words: Alu insertions, polymorphisms, Russian populations.

Alu-повторы образуют наиболее распространенное семейство повторяющихся элементов (порядка 500 тысяч копий), составляя около 5% от всего генома человека. Каждая Alu-последовательность состоит в среднем из 300 н. По диагностическим мутаци-

* Эл. почта: balanovsky@inbox.ru

ям Alu-последовательности можно разделить на ряд семейств.

К достоинствам Alu-инсерций как инструмента популяционно-генетических исследований относятся стабильность Alu-элемента, низкий уровень инсерций de novo, отсутствие механизма удаления Alu-инсерции из локуса-мишени. Эти характери-

стики позволяют с высокой степенью надежности рассматривать инсерцию А1и-повтора в каждый из локусов как независимое событие, произошедшее лишь однажды. Поэтому для А1и-инсерций, в отличие от других полиморфных диаллельных систем, всегда известно предковое состояние и направление мутации. Наконец, генотипирование А1и-инсерций отличается методической простотой. Эти особенности делают А1и-инсерционный полиморфизм привлекательным для изучения генетической дифференциации популяций и истории формирования их генофондов [1]. Поэтому полиморфные А1и-инсер-ции, наряду с другими системами генетических маркеров, широко используются в популяционной генетике как в России, так и за рубежом [1—17].

Генетические исследования русских популяций проводились в течение почти всего ХХ столетия, сначала с использованием иммунологических, затем биохимических и физиологических маркеров, а с 90-х годов — микросателлитных ДНК-маркеров. Результаты изучения русского генофонда, полученные с помощью различных систем аутосомного генетического полиморфизма, представлены в нескольких работах [18—24]. С начала XXI века русские популяции интенсивно изучают с использованием популярных сейчас "однородительских" маркеров мтДНК и У хромосомы [2—29].

Что же касается аутосомного ДНК-полиморфизма, составляющего основную часть генетической изменчивости, то его изучение в русских популяциях имело незначительные масштабы. Подавляющее большинство опубликованных данных по частотам того или иного гена получено не в популяционно-генетических исследованиях, а при изучении контрольных выборок для групп больных, т.е. как побочный результат медико-генетических работ. Таким образом, частоты этих генов определены лишь в одной—двух популяциях. Однако очевидно, что для описания структуры генофонда необходимо иметь данные о целом ряде популяций, происходящих из различных географических частей обширного ареала расселения русского народа.

К тому же контрольные выборки, используемые в медицинских работах, мало подходят для популя-ционно-генетических целей, поскольку, во-первых, представляют не коренное, а общее население региона, а, во-вторых, собраны без учета регионального (иногда и без учета этнического) происхождения обследованных. Это приводит к частым в медико-генетических статьях, но неприемлемым в популяци-онной генетике формулировкам, вроде "российская популяция".

В то же время, аутосомный ДНК-полиморфизм, в том числе СПИД-протективные гены, ген АроЕ и ряд других генетических маркеров, особенно А1и-

инсерции, у народов России изучали и популяцион-ные генетики. Панели А1и-инсерций отдают дань по крайней мере пять научных коллективов, изучающих народы России: Томский НИИ медицинской генетики, Уфимский научный центр РАН, Институт эволюционной антропологии в Лейпциге (работы И. Насидзе), Белгородский государственный университет и наша лаборатория Медико-генетического научного центра РАМН. Но среди обширного перечня народов России и сопредельных стран, у которых определены частоты А1и-инсер-ций (азербайджанцы, алтайцы, армяне, башкиры, буряты, грузины, даргинцы, ингуши, коми-пермяки, мари, марийцы, русские Сибири, татары, тувинцы, удмурты, черкесы, чеченцы, эвенки, якуты), практически нет русских популяций из исторического ареала русского народа. Коллектив Белгородского государственного университета в сотрудничестве с нашей лабораторией анализирует полиморфизм А1и-инсерций в русских популяциях, но только на примере юга России [30]. При большом генетическом разнообразии и обширном географическом ареале русского этноса необходимо изучить большое количество популяций из самых различных регионов.

Поэтому цель настоящей работы состояла в подробном изучении русских популяций по маркерам А1и-инсерционного полиморфизма и в сравнении с результатами, полученными нами ранее с использованием биохимических и квазигенетических маркеров (фамилий), маркеров мтДНК и У хромосомы [21, 22, 24, 29].

В представленной публикации приведены сведения о полиморфизме пяти А1и-инсерций (АСЕ, АРОА1, В65, РУ92, ТРА25) в 10 русских популяциях, полученные в результате многолетних исследований русского генофонда (суммарная выборка более 1000 человек). Нам предстояло ответить на два основных вопроса:

1) Насколько велика генетическая дифференциация русских популяций по частотам А1и-инсерций? И, соответственно, какова информативность А1и-инсерций на внутриэтническом уровне (различия между популяциями одного народа)?

2) Какова информативность А1и-инсерций на межэтническом уровне (генетические различия между народами Восточной Европы)? Каково положение русского генофонда в общей системе генофондов Восточной Европы?

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Биологический материал от коренного населения собран в ходе восьми экспедиций 2001—2006 гг, проведенных под руководством Е.В. Балановской. В

Таблица 1. Исследованные русские популяции

Условное название популяции Размер вы-борки,N Код популяции Область Район Координаты

широта долгота

Лешуконье 91 РЛЕ Архангельская Лешуконский 64°58' N 46°11' Е

Пинега 142 РПИ Архангельская Пинежский 64°50' N 43°31' Е

Красноборск 114 РКР Архангельская Красноборский, Ленский 61°38' N 47 °03' Е

Вологда 118 РВО Вологодская Разные районы 59°16' N 40°11' Е

Кострома 75 РКО Костромская Мантуровский, Межевской 58°19' N 44°50' Е

Кашин 101 РКА Тверская Кашинский 57°24' N 37°37' Е

Псков 111 РПС Псковская Островский, Порховский 57°18' N 28°38' Е

Смоленск 144 РСМ Смоленская Рославльский, Ершичский 53°45'N 32°45'Е

Казаки терские 50 РКА*Т Республика Кабар- Майский, 43°40' N 44°03' Е

дино-Балкария Прохладненский 43°49'N 43°58' Е

Казаки кубанские 142 РКА*К Республика Адыгея Майкопский 44°37' N 40°14' Е

* Далее везде для кра

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.

Показать целиком