МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2014, том 48, № 2, с. 295-299
ГЕНОМИКА.
ТРАНСКРИПТОМИКА
УДК 575.17:599.9
ПОЛИМОРФИЗМ З'-НЕКОДИРУЮЩЕЙ ОБЛАСТИ ГЕНА ПЕРЕНОСЧИКА ДОФАМИНА У МУЖЧИН ИЗ АФРИКАНСКИХ ПОПУЛЯЦИЙ ХАДЗА И ДАТОГА
© 2014 г. Е. М. Суходольская1*, В. А. Васильев1, Д. В. Шибалев1, О. И. Щербакова2, А. М. Куликов3, О. Е. Лазебный3, Д. А. Дронова4, М. Л. Бутовская4, А. П. Рысков1
Институт биологии гена Российской академии наук, Москва, 119334 2Московский государственный педагогический университет, Москва, 119991 3Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской академии наук, Москва, 119334 4Институт этнологии и антропологии им. Н.Н. Миклухо-Маклая Российской академии наук, Москва, 119991
Поступила в редакцию 15.10.2013 г.
Принята к печати 29.10. 2013 г.
Проведен анализ "У^та-полиморфизма и изучена структура З'-некодирующей области гена переносчика дофамина (DAT1/SLC6A3) у мужчин африканских популяций хадза и датога. Выявлены различия в распределении частот аллелей и генотипов этого гена в популяциях хадза и датога. У хадза чаще встречается аллель с 9 повторами в З'-некодирующей области и гомозиготный генотип 9/9 DAT1. У датога более распространен аллель DAT1 с 10 повторами и гомозиготный генотип 10/10 ПАТ1. Впервые определена структура аллельных вариантов ПАТ1 с 3, 8 и 12 повторами. Обнаружено, что по расположению и типу повторов аллельный вариант с 11 повторами у датога значительно отличался от описанного ранее у представителей других популяций. Мы предполагаем, что вариации в числе и типах повторов в З'-не-кодирующей области могут влиять на функционирование гена ПЛТ1.
Ключевые слова: ген переносчика дофамина (DAT1), З'-некодирующая область, VNTR-полиморфизм, хадза, датога.
THE 3-UTR POLYMORPHISM OF DOPAMINE TRANSPORTER GENE IN HADZA AND DATOGA MALES, by E. M. Sukhodolskaya1*, V. A. Vasilyev1, D. V. Shibalev1, O. I. Shcherbakova2, A. M. Kulikov3, O. E. Lazebny3, D. A. Dronova4, M. L. Butovskaya4, A. P. Ryskov1 (institute of Gene Biology, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119334 Russia; *e-mail: j.suchodolskaya@gmail.com; 2Moscow State Pedagogical University, Moscow, 119991 Russia; 3Kol'tsov Institute of Developmental Biology, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119334 Russia; 4Mikluho-Maklay Institute of Ethnology and Anthropology, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119991 Russia). The study of VNTR-polymorphism and the molecular structure of 3'-UTR of the dopamine transporter gene (DAT1/SLC6A3) was performed in hadza and datoga males. It was shown that hadza and datoga differed in allele and genotype frequencies. Allele with 9 repeats in 3'-UTR is more common in hadza as well as homozygous genotype DAT1 9/9. Allele with 10 repeats is more common in datoga as well as homozygous genotype DAT1 10/10. The molecular structure of the DAT1 alleles with 3, 8 and 12 repeats was determined for the first time. In addition it was found that DAT1 allele with 11 repeats in datoga significantly differed from previously described ones in other populations in repeats type and arrangement. We suggest that variations of the repeats number and type in the 3'-UTR of allelic variants may affect the dopamine transporter gene function.
Keywords: dopamine transporter gene (DAT1), 3'-UTR, VNTR-polymorphism, hadza, datoga. DOI: 10.7868/S0026898414020177
Психогенетические основы агрессивного поведения привлекают все большее внимание ученых. В настоящее время известен целый ряд генов ней-ротрансмиттерных систем, потенциально ассоциированных с различными поведенческими признаками [1—7]. Дофаминергическая система го-
* Эл. почта: j.suchodolskaya@gmail.com
ловного мозга играет важную роль в формировании различных поведенческих реакций, так как дофамин действует на процессы, контролирующие движение, эмоции, способность испытывать удовольствие и боль [8]. Переносчик дофамина (ЭЛТ1, или 8ЬС6Л3) участвует в контроле дофаминергиче-
296
СУХОДОЛЬСКАЯ и др.
ской нейропередачи. DAT1 ограничивает активность дофаминергической системы в синапсах путем обратного захвата нейромедиатора в пресинап-тическое окончание. У человека ген переносчика дофамина локализован на хромосоме 5 в области p15.3, содержит 12 экзонов и состоит из 4.2 т.п.н. [9]. В 3'-некодирующей области гена DAT1 обнаружен VNTR-полиморфизм с числом повторов от трех до 13 (длина одного повтора 40—45 п.н.) [10]. Секвенирование четырех аллельных вариантов DAT1, содержащих 7, 9, 10 и 11 повторов, показало, что они различаются не только числом повторяющихся единиц, но и сами повторяющиеся единицы отличаются друг от друга заменой 2—5 и дупликацией 5 н. CCGGA. Всего выявлено 9 типов повторяющихся единиц, обозначенных латинскими буквами от А до I. Показано также, что данный VNTR-полиморфизм влияет на экспрессию гена DAT1, и наибольшим уровнем экспрессии обладает аллель с 10 повторами [11].
Ранее предпринимались попытки изучить распределение аллельных вариантов DAT1 в ряде этнических групп, найти связь тех или иных аллелей с различными формами девиантного поведения, рядом психических расстройств, а также с возникновением зависимости от алкоголя (см. [12]). С целью более объективной оценки взаимосвязи генетических и поведенческих факторов агрессии в качестве модельной системы нами выбраны представители традиционных культур с разным уровнем культурно допустимой агрессии — хадза и датога, проживающие на севере Танзании и практически не имеющие контактов с западной цивилизацией [13, 14].
В рамках междисциплинарного проекта по изучению генов-кандидатов, ассоциированных с агрессивным поведением [15, 16], нами изучен аллельный полиморфизм и структура 3'-некоди-рующей области гена переносчика дофамина (DAT1) у мужчин африканских этнопопуляций хадза и датога.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Геномную ДНК выделяли из буккального эпителия мужчин хадза (n = 196) и датога (n =182), собранного в 2006—2012 гг. в Объединенной Республике Танзания. ДНК получали с помощью набора реагентов для выделения ДНК из различного биологического материала Diatom™ DNA Prep 200 (ООО "Лаборатория Изоген") согласно протоколу производителя. Полиморфные варианты З'-некодирующей области гена DAT1 анализировали после проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР) с помощью набора GenePak® PCR MacterMix Core (ООО "Лаборатория Изоген") согласно протоколу производителя. Использовали прямой - 5-TGCGGTGTAGGGAACGGCCT-GAG-3', и обратный - 5'-CTTCCTGGAGGT-
CACGGCTCAAGG-3' — праймеры. Условия амплификации включали начальную денатурацию при 94°C в течение 4 мин и 30 циклов, состоящих из трех стадий: денатурация — 1 мин, 94°C; отжиг праймера — 1 мин, 68°C; элонгация — 1 мин, 72°C. На последней стадии проводили заключительную элонгацию при 72° C в течение 10 мин. Продукты амплификации фракционировали в 2%-ном ага-розном геле с прокрашиванием бромистым этиди-ем. Результаты анализировали и фотографировали на приборе "BioDocAnalyze". Амплифицирован-ные ДНК клонировали с помощью набора реактивов pGEM-T easy Vector System ("Promega") согласно протоколу фирмы. Клонированные последовательности секвенировали с использованием набора реактивов ABI PRISM® BigDye™ Terminator v. 3.1. с последующим анализом продуктов реакции на автоматическом секвенаторе ДНК ABI PRISM® 3100-Avant. Нуклеотидные последовательности были размещены в международной базе данных NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) (KF701328, KF701329, KF701330, KF701331, KF701332, KF701333, KF701334). Статистическую обработку данных проводили с помощью программы Genepop v.4.2, в которой оценка вероятности для всех видов тестов, а именно, соответствие распределений частот генотипов равновесию Харди—Вайнберга, гетерогенность распределений частот аллелей и генотипов и другие, производится прямым способом с помощью метода марковских цепей.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
У хадза и датога выявлено семь аллельных вариантов DAT1, описанных ранее во многих этно-популяциях [17]. Распределение частот аллелей и генотипов по данному локусу представлено в таблице.
Показано, что по распределению частот аллелей и генотипов гена DAT1 популяции хадза и да-тога статистически значимо отличаются друг от друга (р < 0.05). У хадза чаще встречается аллель с 9 повторами, обладающий пониженной транскрипционной активностью, как и гомозиготный генотип 9/9 DAT1. У датога более распространен аллель с 10 повторами и высокой транскрипционной активностью, как и гомозиготный генотип 10/10 DAT1, который связывают с патологическим агрессивным поведением [18]. Гетерозиготный генотип 9/10 DAT1 чаще встречается в популяции хадза. По характеристикам изменчивости локуса DAT1 видно, что в популяции хадза наблюдаемое число гетерозигот превышает теоретически ожидаемое. Согласно результатам теста на соответствие равновесию Харди—Вайнберга популяция хадза находится в неравновесном состоянии (p = 0.018), а в популяции датога наблюдается равновесие (р = 0.373). Значение коэффициента
ПОЛИМОРФИЗМ З'-НЕКОДИРУЮЩЕЙ ОБЛАСТИ ГЕНА 297
Параметры изменчивости, распределение частот генотипов и аллелей локуса ВЛТ1 в популяциях хадза и датога
Популяционные характери- Хадза Датога
стики р N з.е. р N в.е.
Генотип
3/9 0.046 (9) ± 0.015 0.011 (2) ± 0.008
3/10 0.026 (5) ± 0.011 0.033 (6) ± 0.013
7/9 0 ± 0 0.016 (3) ± 0.009
7/10 0.005 (1) ± 0.005 0.022 (4) ± 0.011
7/12 0 ± 0 0.005 (1) ± 0.005
8/9 0.010 (2) ± 0.007 0 ± 0
8/10 0.010 (2) ± 0.007 0.016 (3) ± 0.009
8/12 0 ± 0 0.005 (1) ± 0.005
9/9 0.168 (33) ± 0.027 0.099 (18) ± 0.022
9/10 0.571 (112) ± 0.035 0.313 (57) ± 0.034
9/12 0 ± 0 0.005 (1) ± 0.005
10/10 0.158 (31) ± 0.026 0.423 (77) ± 0.037
10/11 0 ± 0 0.016 (3) ± 0.009
10/12 0.005 (1) ± 0.005 0.033 (6) ± 0.013
Аллель
3 0.036 ± 0.009 0.022 ± 0.008
7 0.003 ± 0.002 0.022 ± 0.008
8 0.010 ± 0.005 0.014 ± 0.006
9 0.482 ± 0.025 0.273 ± 0.023
10 0.467 ± 0.025 0.637 ± 0.025
11 0 ± 0 0.008 ± 0.005
12 0.003± 0.002 0.026 ± 0.008
Не 0.550 0.520
Но 0.673 0.481
Примечание. р — частота генотипа/аллеля; N — число носителей данного генотипа; 8.е. — стандартная ошибка, Не — ожидаемая гетерозиготность; Но — наблюдаемая гетерозиготност
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.