МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2008, том 42, № 3, с. 445-453
== ГЕНОМИКА. ТРАНСКРИПТОМИКА. ПРОТЕОМИКА
УДК 575.174.599.9
ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЛИНИЙ ДРЕВНЕЙ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК В ЯКУТИИ
© 2008 г. С. А. Федорова1*, А. Д. Степанов2, М. Адояан3, Ю. Парик3, В. А. Аргунов1,
Т. Ozawa4, Э. К. Хуснутдинова5, Р. Виллемс3
1Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии медицинских наук,
Якутск, Россия, 677019
2Музей археологии и этнографии Якутского государственного университета, Якутск, Россия, 677000
3Эстонский Биоцентр, Тарту, Эстония, 51010 4Laboratory of Geobiology, Nagoya University, Nagoya, 464-8602 Japan 5Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук, Уфа, Россия, 450054
Поступила в редакцию 06.11.2007 г.
Принята к печати 21.11.2007 г.
Молекулярно-генетический анализ костных останков из древних погребений базируется главным образом на исследовании митохондриальной ДНК (мтДНК), что обусловлено ее многокопийностью и значительно большей сохранностью в скелетном материале по сравнению с ядерной ДНК. Нами изучена мтДНК костных останков из погребений Якутии с целью типирования и сравнения с линиями современных популяций. Древнюю ДНК экстрагировали из фрагментов скелетных останков трех человек из якутских погребений Ат-Дабаан, Одьулуун, Дьараама, датированных XVIII веком, и двух человек из поздненеолитического Кёрдюгенского погребения (II—I тыс. до н.э.). Все погребения обнаружены на территории центральной Якутии - в Чурапчинском, Хангаласском и Мегино-Кангаласском районах. Идентифицировано пять различных гаплотипов мтДНК, относящихся к гаплогруппам, характерным для азиатских популяций. Линии мтДНК из якутских погребений относятся к гаплогруппам C4a, D5a2 и B5b. Полученные результаты указывают на преемственность этих материнских линий в генофонде якутов за последние 300 лет. Гаплотипы двух человек из Кёрдюгенского погребения относятся к гаплогруппам А4 и G2a/D. Проведено сравнение этих гаплотипов с линиями более 40000 человек из современных популяций Евразии, в том числе 900 из популяций Якутии. Выявленные гаплотипы не обнаружены в митохон-дриальном генофонде популяций Чукотки и Камчатки (чукчи, эскимосы, коряки, ительмены). Филогенетически близкие гаплотипы (±1 мутация) обнаружены в популяциях якутов и эвенков, а также в некоторых популяциях Китая, Южной и Западной Сибири.
Ключевые слова: древняя ДНК, гаплотипы, популяции Якутии, филогенетический анализ.
PHYLOGENETIC ANALYSIS OF ANCIENT MITOCHONDRIAL DNA LINEAGES OF HUMAN REMAINS FOUND IN YAKUTIA, by S. A. Fedorova1*, A. D. Stepanov2, M. Adojaan3, J. Parik3, V. A. Argunov1, T. Ozawa4, E. K. Khusnutdinova5, R. Villems3 (1Yakut Research Center, Siberian Division, Russian Academy of Medical Sciences, Yakutsk, 677019 Russia; *e-mail: sardaanafedorova@mail.ru; 2Museum of Archaeology and Ethnography, Yakut State University, Yakutsk, 677000 Russia; 3Estonian Biocentre, Tartu, 51010 Estonia; 4Laboratory of Geobiology, Nagoya University, Nagoya, 464—8602 Japan; 5Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa Research Center, Russian Academy of Sciences, Ufa, 450054 Russia). Molecular genetic analysis of ancient human remains are mostly based on mitochondrial DNA due to its better preservation in human skeletons in comparison with nuclear DNA. We investigated mtDNA extracted from human skeletons found in graves in Yakutia to determine their haplotypes and to compare them with lineages of modern populations. Ancient DNA was extracted from fragments of three skeletons of Yakut graves at At-Dabaan, Ojuluun and Jaraa-ma sites (dating XVIII century) and two skeletons of Neolithic graves at Kerdugen site found in central Yakutia (Churapchinsky, Kangalassky and Megino-Kangalassky districts of Yakutia). Five different haplotypes belonging to specific Asian haplogroups were identified. Lineages of mtDNA of Yakut graves belong to haplo-groups C4a, D5a2 and B5b. Our results indicate the continuity of mitochondrial lineages in the Yakut gene pool during the last 300 years. Haplotypes of two humans from Kerdugen site graves belong to haplogroups A4 and G2a/D. We compared these haplotypes with that of 40000 Eurasian individuals, 900 of them from Yakutia. No exact matches were found in Paleoasian populations of Chukchi, Eskimos, Koryaks and Itelmen. Phylogeneti-
* Эл. почта: sardaanafedorova@mail.ru
cally close haplotypes (±1 mutation) were found in populations of Yakuts and Evenks, as well as in some populations of China, Southern and Western Siberia.
Key words: ancient DNA, haplotypes, populations of Yakutia, phylogenetic analysis.
Одно из современных направлений эволюционной генетики - изучение генофонда древних популяций человека. Молекулярно-генетический анализ костных останков из древних погребений основан главным образом на исследовании митохондриаль-ной ДНК (мтДНК), что обусловлено ее многокопий-ностью и, как следствие, значительно большей сохранностью в скелетном материале по сравнению с ядерной ДНК (яДНК). мтДНК обладает рядом особенностей: материнским характером наследования, отсутствием рекомбинационных процессов, гомо-плазмией и относительно высокой скоростью накопления мутаций. Все перечисленные свойства делают мтДНК удобным и практически незаменимым средством в филогенетических исследованиях. Значительный интерес представляет сравнительный анализ линий мтДНК в древних и современных популяциях с целью решения вопросов происхождения и генетической истории отдельных этносов.
В настоящее время опубликовано несколько сообщений, посвященных изучению ДНК человека из древних погребений Якутии: анализу мтДНК неолитической женщины (датируется периодом 3600 ± 60 лет назад) [1]; мужчины-воина из Покровского погребения II (2300 ± 100 лет назад) [2]; останков восьми человек из якутских погребений XVII и XVIII вв. [3, 4].
Нами изучена мтДНК костных останков трех человек из якутских погребений (Ат-Дабаан, Одьу-луун, Дьараама), относящихся к XVIII в., и двух человек из поздненеолитического Кёрдюгенского погребения (II—I тыс. до н.э.). Все погребения обнаружены на территории центральной Якутии.
Цель работы состояла в идентификации и ти-пировании линий древней мтДНК согласно принятой классификации и в сравнении с гаплотипа-ми современных популяций Евразии.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Материалом для молекулярно-генетического анализа послужили костные останки из четырех погребений центральной Якутии.
Образец №1 взят из погребения в местности Ат-Дабаан Хангаласского улуса, расположенного в 50 км к юго-западу от г. Якутска. Останки принадлежат юноше или подростку. Раскопки проведены палеоэтнографической экспедицией факультета якутской филологии и национальной культуры ЯГУ в 1997—1998 гг. Сравнительно-типологическим методом погребение датировано XVIII веком.
Образец № 2 получен из одиночного погребения Одьулуун Чурапчинского улуса, расположенного в 14 км к северо-востоку от с. Чурапча (обнаружено и исследовано Саха-французской экспедицией в 2004 г.). Погребенный лежал на правом боку в погребальной камере на глубине 75 см, составленной из бревенчатого настила со стенками из таких же бревен в один венец, был укрыт сшитым берестяным полотнищем. На основании типологических аналогий сопроводительного инвентаря погребение датировано XVII-началом XVIII в.
Образец № 3 взят из погребения Дьараама I, расположенного в 70 км к северо-востоку от с. Майя Мегино-Кангаласского улуса (исследовано Саха-французской экспедицией в 2004 г.). Погребение принадлежит девочке-подростку. Особенности погребального обряда и сопроводительный материал позволили датировать погребение Дьараама I концом XVIII в.
Двойное Кёрдюгенское погребение эпохи позднего неолита Якутии, расположенное в местности Кёрдюген в 9 км к северу от с. Чурапча (Чурапчин-ский улус), исследовано Заречным археологическим отрядом ЯГУ в 2004 г.
Образец № 4 взят из полного костяка, принадлежащего мужчине зрелого возраста, похороненного с наборными костяными доспехами в ногах, укрытого наборным щитом в рост человека, состоящим более чем из 100 костяных пластин.
Образец № 5 взят из неполного костяка, кости которого уложены кучкой на правой ноге первого. Сопроводительный материал за небольшим исключением типичен для ымыяхтахской культуры позднего неолита Якутии (4100 ± 100-3300 ± 100 л. н.), что позволило датировать погребение этим периодом [5].
ДНК выделяли из костных останков: образец № 1 - из коренного зуба (М2); № 2 - из плечевой кости (Trochlea humen); № 3 - из костей предплечья (Radius, Ulna); № 4 - из коленной чашечки (Patella); № 5 - из ключичной кости (Clavicula). Внешний слой костей удаляли стачиванием на 2-3 мм с использованием стерильных стоматологических сверл. Для исследования брали внутреннее содержимое костей (3-5 г), которое разрушали до порошкообразного состояния в металлических ступках, предварительно стерилизованных прокаливанием при 200°C в течение 2 ч. ДНК экстрагировали из костного порошка с использованием набора GENECLEAN Kit for Ancient DNA (BIO 101, США).
Учитывая, что средний размер фрагментов древней ДНК составляет, как правило, 100-200 п.н., мы
амплифицировали три перекрывающихся фрагмента гипервариабельного сегмента I (TBCI) мтДНК: 15986-16149, 16106-16271, 16209-16401, с использованием праймеров, предложенных ранее [6]. B работе применяли метод гнездовой ПЦР с дНК-полимеразой TaKaRa Ex Taq™ (Япония). Продукты амплификации разделяли электрофорезом в 3%-ной легкоплавкой агарозе, элюирова-ли из геля фрагменты ДНК соответствующей длины, очищали их и переосаждали в этаноле. Полученные 15 фрагментов ДНК секвенировали с обеих цепей с прямыми и обратными праймера-ми. Фрагменты TBCI, результаты секвенирования которых были неоднозначными, клонировали с использованием набора InsT/Aclone PCR Product Cloning Kit ("Fermentas", Литва). Анализировали несколько бактериальных клонов каждого фрагмента, содержащих вставку соответствующей длины. Секвенирование проводили с использованием DYEnamictm ET Terminator Cycle Sequencing Kit ("Amersham Pharmacia Biotech.") на приборе MegaBACE100
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.