CC BY
57
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
А.В. Остапцева, А.В. Шабалдин, И.В. Зоркольцева, А.Н. Глушков, В.Г. Дружинин, Т.Н. Агеева
Институт экологии человека СО РАН,
г. Кемерово
ГЕНЕТИЧЕСКИМ ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА CYP1A2 У ТЕЛЕУТОВ И ШОРЦЕВ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Исследован полиморфизм гена CYP1A2 у телеутов и шорцев Кемеровской области. Показано равновесное наследование данного гена в исследуемых этнических группах с учетом закона Харди-Вайнберга. По частоте встречаемости аллелей и генотипов CYP1A2 шорцы и телеуты не отличались друг от друга, а также от японской (монголоидной) и немецкой (европеоидной) популяций. Высокая частота встречаемости мутантного аллеля гена CYP1A2 свидетельствует о выраженной адаптации телеутов и шорцев к ксенобиотикам.
Ключевые слова: полиморфизм, телеуты, шорцы, цитохромы.
Polymorphism of CYP1A2 gene in Teleuts and Shorians is investigated. Hardy-Weinberg equilibrium of the CYP1A2 system is shown in researched ethnic groups. There was no difference in allele and gene frequencies for CYP1A2 between Teleuts and Shorians and also Japanese (Mongoloid) and Germans (Caucasoid). The high frequency of mutant allele of CYP1A2 testifies to significant adaptation of Teleuts and Shorians to xenobiotics.
Key words: polymorphism, Teleuts, Shorians, cytochromes
Взаимодействуя с окружающей средой, люди и животные подвергаются продолжительному воздействию различных химических компонентов биологического и антропогенного происхождения, содержащихся в воде, воздухе, почве, пищевых продуктах [1]. Их дальнейшая судьба зависит от систем биотрансформации [2]. К ферментам биотрансформации относят цитохромы Р450 (согласно номенклатуре, название гена состоит из префикса CYP от английского «cytochrome P450»), занимающие особое место. Они являются ключевыми компонентами монооксигеназ и катализируют окисление множества ксенобиотиков, включая полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), полихлорированные бифенилы и другие, которые чрезвычайно стабильны и широко распространены в окружающей среде. У человека наиболее важными в метаболизме чужеродных веществ является семейство цитох-ромов P450-CYP1. У большинства видов млекопитающих CYP1 семейство цитохромов Р450 состоит из 2 членов — 1А1 и 1А2. Цитохром Р450 1А2 конститутивно экспрессируется в печени человека и животных, катализирует активацию обнаруженных в сигаретном дыме канцерогенных ариламинов, активирует гетероциклические амины — промутагены, образующиеся при пиролизе пищевых белков. Для данной группы ферментов показано существование генетического полиморфизма, что фенотипически проявляется в различном уровне их активности [3, 4].
Ранее проводимыми исследованиями в японской популяции [5], с помощью секвенирования геномной ДНК, были обнаружены предполагаемые полиморфизмы гена CYP1A2 во 2 и 7 экзонах, а также в 1 интроне. Причем, только полиморфизм в 1 интроне оказывает действие на индуцибильность CYP1A2 [5, 6]. На основании активности в метаболизме ряда ПАУ популяция может быть разделена на два фенотипа: интенсивные метаболизеры — носители мутантного аллеля А гена CYP1A2 и слабые метаболизеры — носители дикого варианта С гена CYP1A2.
В Кемеровской области на небольшой территории сконцентрированы предприятия угледобывающей и углеперерабатывающей промышленности, что способствует накоплению ПАУ в среде обитания. В наибольшей мере действию таких факторов могут быть подвержены малые этнические группы, проживающие на территории Кузбасса (в Беловском районе — телеуты, в Таштагольском районе — шорцы). В данных компактно проживающих этнических группах имеют место дополнительные факторы, такие как близкородственные браки, миграции, генетический дрейф и другие, что может приводить к накоплению патологических аллелей со слабыми функциональными свойствами, а, следовательно, и к дезадаптации всей группы. Однако до сих пор полиморфизм генов биотрансформации ксенобиотиков у телеутов и шорцев не исследовался.
Таблица 1
Соответствие распределения частот встречаемости генотипов СУР1А2 в популяции телеутов и шорцев закону Харди-Вайнберга
Телеуты (n = 176) Шорцы (n = 31)
Генотипы Наблюдаемая Ожидаемая час-частота тота х2 p Наблюдаемая частота Ожидаемая частота х2 p
A/A 93 94 0,00 1,00 11 13 0,07 0,79
A/C 71 69 0,01 0,91 18 14 0,58 0,45
C/C 12 13 0,00 1,00 2 4 0,18 0,67
Цель работы — изучение соотношения нормального (С/С), гетерозиготного (А/С) и мутантного (А/А) генотипов гена CYP1A2 в этнических группах телеутов Беловского и шорцев Таштагольского района Кемеровской области.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Образцы крови телеутов и шорцев были собраны во время комплексных научно-исследовательских экспедиций 2001, 2002 и 2004 годов. Выборка телеутов была сформирована из жителей нескольких населенных пунктов Беловского (пп. Беково, Черта, Новобачаты) и Гурьевского (д. Шанда) районов Кемеровской области. Выборка шорцев сформирована из жителей поселка Усть-Анзас Ташта-гольского района Кемеровской области.
Во всех выше обозначенных группах производился забор венозной крови на антикоагулянте с последующим получением лейковзвеси. ДНК из крови выделяли методом фенол-хлороформной экстракции [7] и растворяли в 10 мМ Трис/1мМ ЭДТА, рН 8,0 и хранили при температуре 4°С. Для обнаружения генетического полиморфизма в 1 интроне гена CYP1A2, возникающего в результате точковой замены С734->А [8], использовали метод ПДРФ в комбинации с полимеразной цепной реакцией. Смесь для амплификации объемом 15 мкл включала 0,2 мМ каждого праймера (CYP1A2 sense 5’-TGAGGCTC-CTTTCCAGCTCTCA-3’; CYP1A2 antisense 5’-AGA-AGCTCTGTGGCCGAGAAGG-3’;), 10 мМ трис-НС1, рН 8,3, 1,25 мМ MgCl2, 50 мМ KCl), 200 мМ каждого дезоксирибонуклеотида и 0,5 ед. Taq-полимеразы и 1,5 мкл геномной ДНК.
Полимеразная цепная реакция проводилась при следующих температурных условиях: 3 мин. денатурации при 95°С, за которой следовали 35 циклов амплификации в режиме 95°С — 30 сек., 62°С — 30 сек., 72°С — 1 мин. ПЦР была терминирована при 72°С в течение 10 мин., с последующим охлаждением до 4°С. Амплифицированные фрагменты смешивали с 2 ед. рестриктазы ApaI, которая разрезала C аллели на два продукта 181 и 445 н.п. Продукты рестрикции анализировали в 6 % ПААГ с последующей окраской бромистым этидием и визуализацией фрагментов в проходящем УФ-свете. Для статистической обработки результатов использовали стандартный метод %2 с поправкой Йейтса на непрерывность и двусторонний критерий Фишера.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Нами была изучена транзиция в гене CYP1A2 у индивидуумов из популяций телеутов и шорцев Кемеровской области. Наличие гомозигот по нормальному аллелю С/С определялось присутствием на электрофореграмме продуктов амплификации размером 181 и 445 н.п., в то время как мутантные гомозиготы имели неразрезанный продукт в 626 н.п.
На первом этапе мы исследовали соответствие распределения частот генотипов CYP1A2 закону Харди-Вайнберга. Данные представлены в таблице 1.
Исходя из данных, представленных в таблице 1, можно отметить, что распределение частот генотипов носило равномерный характер. По всем генотипам наблюдаемые частоты не отличались от ожидаемых. Это свидетельствует о соблюдении закона Харди-Вайнберга и о постоянстве частот генотипов. Эти данные косвенно указывают на адаптацию этнических групп к действию факторов окружающей среды группы ПАУ.
На следующем этапе мы проследили распределение частот аллелей и генотипов CYP1A2 в исследуемых группах. Данные приведены в таблице 2.
Таблица 2
Распределение частот аллелей и генотипов CYP1A2 у телеутов и шорцев
Телеуты Шорцы Fisher
Генотипы: 6 17 II n % n = 31 %
А/А 93 53 11 35 2,57
А/С 71 40 18 58 2,66
С/С 12 7 2 6 0,09
Аллели: n = 352 % 2 6 = n %
А 257 73 40 65 1,41
С 95 26 22 35 1,41
Показано, что частоты распределения аллелей и генотипов CYP1A2 достоверно не различаются в популяциях телеутов и шорцев. Это может говорить о том, что телеуты и шорцы, как представители тюркоязычных народов, имеющих признаки уральской расы (занимающей промежуточное положение между европеоидной и монголоидной расами) и проживающих в разных эколого-географических условиях, одинаково приспосабливаются к различным факторам окружающей среды, в частности к действию ксенобиотиков.
ОУШщит .. 1
вКуэбассе N2 1 2006 11
Для сравнительного анализа полученных результатов нами также были взяты литературные данные касательно распределения частот аллелей и генотипов гена CYP1A2 в популяции японцев, как представителей монголоидной расы островного происхождения [9], и немцев, как представителей европеоидной расы [8]. Данные приведены в таблице 3.
Частоты аллелей и генотипов CYP1A2 в популяциях японцев и немцев имели распределение, схожее с таковым у телеутов и шорцев. Так, во всех популяциях преобладали гомо- и гетерозиготы по мутантному аллелю.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выявлено равновесное наследование гена CYP1A2 в исследуемых этнических группах согласно закону Харди-Вайнберга. По частоте встречаемости аллелей и генотипов CYP1A2 шорцы и телеуты не отличались друг от друга, а также от японской и немецкой популяций. Преобладание мутантного аллеля, по сравнению с диким вариантом, свидетельствует о выраженной адаптации телеутов и шорцев к ксенобиотикам.
Полученные результаты могут быть использованы в дальнейших исследованиях по молекулярной
эпидемиологии заболеваний, обусловленных воздействием антропогенных химических факторов.
Работа выполнена в рамках интеграционного проекта СО РАН № 57.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Вавилин, В.А. Ассоциация полиморфных генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков с предрасположенностью к бронхиальной астме /Вавилин В.А., Макарова С.И., Ляхович В.В. //Генетика. - 2002. - Т. 38., № 4. - С. 539-545.
2. Попова, С.Н. Полиморфизм глутатион^-трансфераз М1 и М2 в ряде популяций России /Попова С.Н, Сломинский П.А., Галушкин С.Н. //Генетика. - 2002. - Т. 38, № 2. - С. 281-284.
3. Салимова, А.З. Изучение этнотерриториальных групп казахов по данным полиморфизма ядерного генома ДНК /Салимова А.З., Кутуев И.А., Хусаинова Р.И. //Генетика. - 2005. - Т. 41, № 7. -С. 973-980.
4. MacLeod, S.L. The role of recently discovered genetic polymorphism in the regulation of the human CYP1A2 gene /MacLeod S.L., Tang Y.-M. Yokoi et al. //Proceedings of the American Association for Cancer Research. - 1998. - Vol. 39. - P. 396.
5. Michiro, Ch. Detection of three genetic polymorphisms in the 5'-Flan-king Region and intron 1 in human CYP1A2 in the Japanese population /Michiro Ch., Tsuyoshi Yokoi, Takafumi Fukui //J. Cancer res. - 1999. -Vol. 90. - P. 899-902.
6. Гуляева, Л.Ф. Ферменты биотрансформации ксенобиотиков в химическом карценогенезе: Аналитический обзор /Гуляева Л.Ф., Вавилин В.А., Ляхович В.В. //ГПНТБ СО РАН, Ин-т молек. биологии и биофизики СО РАМН. - Новосибирск, 2000. - 85 с.
7. Sambrook, J. Molecular cloning: a laboratory manual, 2nd ed ./Sam-brook J., Fritsch E., Maniatis T. //Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1989.
8. Cristoph, S. Functional significance of a C->A polymorphism in intron 1 of the CYP1A2 gene tested with caffeine /Cristoph S., Jurgen Broc-kmoller, Steffen Bauer. Br. //J. Clin. Pharmacol. - 1999. - Vol. 47. -P. 445-449.
9. Nakajima, M. Phenotyping of CYP1A2 in Japanese population by analisys of caffeine urinary metabolites /Nakajima M., Yokoi T, Mizutani M. et al. //Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. - 1994. - Vol. 3. - P. 413-421.
Таблица 3
Распределение частот аллелей и генотипов СУР1А2 в японской и немецкой популяциях [6, 9]
Японцы Немцы Fisher
Генотипы: n = 159 % n = 236 %
А/А 62 39 108 46 1,63
А/С 71 44,6 104 44 0,00
С/С 26 16,4 24 10 1,70
Аллели: n = 318 % n = 472 %
А 195 61 320 68 3,78
С 123 39 152 32 3,78
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ "АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕРОНТОЛОГИИ И ГЕРИАРТРИИ". Санкт-Петербург, 27-28 апреля 2006 г.
Прием заявок и тезисов до 27 марта 2006 г.
МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ИНТЕРНЕТ-КОНФЕРЕНЦИЯ "УПРАВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ СИСТЕМАМИ ОРГАНИЗМА". Ставрополь, с 15 ноября 2005 по 30 января 2006 г.
Прием заявок и тезисов до 30 января 2006 г.
мп і оте СууЩщта
12 N- 1 2006 вКузбассе
