Научная статья на тему 'ИНТЕНСИВНОСТЬ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ СОБЫТИЙ В ОБЛАСТИ ГЛАВНОГО КОМПЛЕКСА ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ У ЧЕЛОВЕКА'

ИНТЕНСИВНОСТЬ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ СОБЫТИЙ В ОБЛАСТИ ГЛАВНОГО КОМПЛЕКСА ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ У ЧЕЛОВЕКА Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
11
2
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
MHC ОБЛАСТЬ / ИНТЕНСИВНОСТЬ РЕКОМБИНАЦИИ / РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРЯЧИХ ТОЧЕК / STR МАРКЕРЫ / МЕЙОЗЫ МУЖСКИХ И ЖЕНСКИХ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК / MHC REGION / RECOMBINATION RATE / HOTSPOT DISTRIBUTION / STR MARKERS / MALE AND FEMALE MEIOSES

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Шарапова Т. А., Линник Т. И., Барская И. Г., Верлинский О. Ю., Речицкая С. Я.

В данной работе представлено изучение частоты и распределения генетической рекомбинации внутри главного комплекса гистосовместимости (МНС) с использованием данных предимплантационного HLA генотипирования, включающих информацию о мужских и женских мейозах. Материалом для исследования являлись единичные бластомеры, удаленные из предимплантационных эмбрионов, принадлежащих 110 супружеским парам, нуждающимся в подборе донора для лечения больного ребенка. STR-генотипирование МНС области проводилось методом мультиплексной двухступенчатой ПЦР с вложенными праймерами. В результате изучения 787 мужских и 1839 женских мейозов было выявлено соответственно 33 и 50 рекомбинантных хромосом. Средняя интенсивность рекомбинации внутри исследованного фрагмента составила 0.37сМ/Мб для мужчин и 0.53сМ/Мб для женщин. Соотношение интенсивности рекомбинации у мужчин и женщин составляет 1:1.5. У женщин для 6, а у мужчин для 4 сегментов было обнаружено увеличение рекомбинационной активности по сравнению со средним значением в 1,6-5 раз. Для сегмента D6S1629-D6S1568 получено статистически значимое увеличение уровня рекомбинации по сравнению со средним (P<0.05), что достоверно указывает на присутствие горячей точки рекомбинации размером 268 т.п.о. в прилежащей к МНС области.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Шарапова Т. А., Линник Т. И., Барская И. Г., Верлинский О. Ю., Речицкая С. Я.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RECOMBINATION INTENSITY AND HOT SPOT DISTRIBUTION ACROSS MAJOR HISTOCOMPATIBILITY COMPLEX

We present estimation of recombination rate and hotspot distribution within MHC region based on the analysis of preimplantation HLA genotyping data comprising both male and female meioses. Preimplantation genotyping has been performed for 110 couples in a need of HLA matching stem cell donor for an affected sibling. STR genotyping of MHC region has been performed in single blastomeres using nested multiplex PCR. In total 1787 male and 1930 female meioses have been studied resulting in the identification and mapping of 33 and 50 recombinant chromosomes respectively. The estimated comprehensive recombination intensity within 5.4Mb segment was 0.37cM/Mb for males and 0.53cM/Mb for females with female: male ratio of 1:1.5. In females 6 and in males 4 segments located within HLA class II region displayed a 1.6-4.8 fold increase in recombination activity compared to the average rate. One segment D6S1629 to D6S1568 showed a significantly higher recombination intensity (P<0.05) indicating the presence of a novel hotspot of 268kb adjacent to HLA class II region.

Текст научной работы на тему «ИНТЕНСИВНОСТЬ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ СОБЫТИЙ В ОБЛАСТИ ГЛАВНОГО КОМПЛЕКСА ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ У ЧЕЛОВЕКА»

УДК 575.116.4

Т. А. Шарапова, Т. И. Линник, И. Г. Барская, О.Ю. Верлинский, С. Я. Речицкая

ИНТЕНСИВНОСТЬ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ СОБЫТИЙ В ОБЛАСТИ ГЛАВНОГО КОМПЛЕКСА ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ У ЧЕЛОВЕКА

Институт Репродуктивной Генетики, Чикаго, США

Введение

В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что рекомбинационные события в геноме человека распределены не случайно, а сконцентрированы на небольших участках размером всего несколько тысяч пар оснований (т.п.о.), называемых горячими точками рекомбинации (ГТР). Горячие точки рекомбинации разделены протяженными фрагментами ДНК с низкой рекомбинационной активностью (холодные точки рекомбинации или рекомби-национными пустыни) [1]. Изучение распределения ГТР в геноме человека и построение рекомбинационных карт имеет важное как теоретическое, так и прикладное значение. Во-первых, точная локализация ГТР способствует изучению процесса рекомбинации и механизмов ее регуляции. Несмотря на то, что сам механизм гомологичной рекомбинации у эукариот довольно хорошо изучен, пока нет четкого представления о том, какие факторы отвечают за инициацию рекомбинации на том или ином участке генома. Во-вторых, данные о ГТР позволяют моделировать эволюцию отдельных участков генома [2]. В-третьих, построение точных рекомбинационных карт позволяет оптимальный подбор маркеров для современных полногеномных исследований ассоциаций (Genome Wide Association studies) и тем самым в значительной степени определяет успех и эффективность данных исследований [3].

Существует три подхода к изучению распределения горячих точек рекомбинации у человека: анализ сцепления маркеров в родословных, генотипирование ДНК сперматозоидов и компьютерное моделирование на основе попу-ляционных исследований однонуклеотидных

полиморфизмов (ОНП). Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки. Метод родословных был самым первым методом, который использовался для изучения генетической рекомбинации и построения генетических карт. Недостатком метода является то, что он не дает статистически достоверных результатов вследствие малого размера анализируемых родословных [4]. Генотипирование сперматозоидов позволяет проанализировать огромное количество продуктов мейоза и получить статистически достоверный результат, однако является дорогостоящим и трудоемким, а также позволяет оценить частоту рекомбинации только у мужчин [5]. Популяционные исследования сцепления полиморфизмов отражают не реальную, а исторически сложившуюся картину распределения рекомбинацион-ных блоков, которая может не соответствовать действительной вследствие быстрой эволюции горячих точек рекомбинации [6].

Повышенный интерес к изучению рекомбинации в области главного комплекса гистосовместимости, или МНС (Major Histocomhatibility Complex), обусловлен не только участием HLA генов в иммунном ответе, но и его ассоциацией с рядом воспалительных и хронических заболеваний, например, таких как диабет типа 1, ревматоидный артрит, системная красная волчанка и др. [7].

В 2002 году группой исследователей штата Мэриленд было генотипировано 20000 единичных сперматозоидов для построения рекомбинационной карты МНС области [8]. Результаты данного исследования, а также данные анализа ОНП в популяциях на сегодняшний день являются основным источником

информации о рекомбинации в МНС и основой для построения рекомбинационной карты данной области генома. Тем не менее, информация о рекомбинации в МНС все еще является неполной. Результаты анализа спермы, несмотря на огромное количество исследованных гамет, имеют целый ряд неточностей. Во-первых, построенная карта отражает распределение рекомбинаций только у мужчин. Во-вторых, в исследовании использовалась сперма, полученная всего от 12 доноров, двое из которых монозиготные близнецы, и двое братья с идентичным HLA (Human Leukocyte Antigen) гаплотипом, сводя общее количество независимых HLA хромосом до 20. Рядом исследователей было доказано, что существуют значительные различия в частоте и локализации рекомбинации у мужчин и женщин, а также существуют значительные межиндивидуальные колебания в распределении рекомбинаций на различных участках генома [9].

В течение последнего десятилетия широкое распространение получила предимплантаци-

онная генетическая диагностика (111Д), позволяющая установить генотип будущего ребенка до имплантации [10]. Разновидностью ПГД является ИЬЛ генотипирование эмбрионов человека, кото рое применяется для предим-плантационного подбора совместимого донора для лечения больного сибса. Методы ИЬЛ генотипирования, основанные на использовании БТЯ маркеров, позволяют обнаружить и локализовать горячие точки рекомбинации на микроуровне не только у мужчин, но и у женщин, поскольку дают возможность анализа в реальном времени огромного количества женских мейозов, обычно не доступных для изучения. Исследование же большого количества эмбрионов позволяет получить статистически достоверные результаты.

Задачей исследования являлось изучение частоты и распределения генетической рекомбинации внутри фрагмента, включающего главный комплекс совместимости, у женщин и мужчин с использованием данных предим-плантационного ИЬЛ генотипирования.

Материал и методы исследования

В качестве материала для исследования использовались единичные бластомеры, выделенные из эмбрионов на 3-й день развития после оплодотворения in vitro, и принадлежащие супружеским парам, нуждающимся в подборе HLA совместимого донора для лечения больного ребенка. Биопсия бластомеров проводилась только после подписания пациентом формы информированного согласия. Всего в исследовании принимали участие 110 супружеских пар (220 человек), в возрасте от 24 до 49 лет, прошедших через ЭКО/ПГД программу, включавшую предимплантационное HLA генотипирование.

Единичные бластомеры были получены методом механической биопсии эмбрионов на стадии 6-12 клеток и лизированы с использованием буфера, содержащего протеиназу К (0.2мг/мл), 0.1% ТритонХ100, 0.1% Твин 20. Подбор STR маркеров в области 6р21 осуществлялся с использованием электронных баз данных The Genome Database (www.gdb. org) и dbMHC, а также программы-браузера Ensemble (www.ensemble.org). Дизайн прай-меров для амплификации полиморфных

STR-локусов в области МНС производился с использованием программного обеспечения PrimerPremier (Biosoft International). Во внутренний праймер для амплификации каждого локуса была введена флуоресцентная метка (молекула флуорофора FAM или HEX) для последующей детекции полиморфного ПЦР продукта с помощью капиллярного электрофореза. Последовательности использованных праймеров приведены в табл.1.

Для анализа единичных бластомеров использовалась мультиплексная двухступенчатая ПЦР с вложенными праймерами (nested). Первый раунд амплификации проводили в объеме 75 мкл, содержащем 10 мМ трис-HCl (pH 8.3), 50мМ KCl, 1,75 мМ MgCl2, 6% DMSO, 100 мкМ каждого дезоксинуклеотидтрифосфа-та (дНТФ), 2 единицы ДНК-полимеразы Taq (Bioline), 5 пикомоль каждого внешнего прай-мера. Вторые раунды ПЦР проводили в объеме 25 мкл, содержащем 10 мМ трис-HCl (pH 8.3), 50мМ KCl, 6% DMSO, 1.5 MgCl2, 56 мкМ каждого дНТФ, 0.75 единицы ДНК-полимеразы Taq (Bioline), 7 пикомолей каждого праймера и 2 мкл ПЦР продукта первого раунда. Детек-

ция и анализ продуктов амплификации прово- с использованием автоматического генетиче-дилась методом капиллярного электрофореза ского анализатора ABI PRISM 3130x/.

Таблица 1

Последовательности и 5Лмодификация праймеров, использованных для амплификации полиморфных 8ТЯ маркеров в области 6р21

STR-маркер Праймер Нуклеотидная последовательность и 5'модификация Комбинации праймеров Размер продукта, п.н. Т отжига

1 D6S248 D6S248-F D6S248-R D6S248-INS 5' GACTCTCAATCCTCGTTAATGC 5' CAAAAAGAACTGCCAAATACAA 3' 5'\ HEX\AGGAATGGTGAGAAGGGAAA 3' 1 Раунд F+ R 350 52°С

2 Раунд F+ INS 250-280 52°С

2 D6S1624 D6S1624-F D6S1624-R D6S1624-INS 5' TTGGCTGTTTTCTGAAAATT 3' 5' AATAACTTGCTAGGTTTAAGACTTT 3' 5'\ HEX\AAATAATTTACGTCCTATCAGTTAA3' 1 Раунд F+ R 207-221 52°С

2 Раунд F+ INS 177-191 52°С

3 D6S258 D6S258-F D6S258-R D6S258-INS 5' ATCAAGAATGTAATTCCCTTT 3' 5' TTCCATTTGTTTGTGTCATC 3' 5'\ FAM\TTCAGCAGTGCTTTGTAGTT 3' 1 Раунд F+ R 175-194 53°С

2 Раунд F+ INS 125-144 52°С

4 D6S2972 (MOG) D6S2972-F D6S2972-R D6S2972-INS 5' CGAGTGAGTCTCTTTATTCTTTC 3' 5' GGTAACTGAAGCATTGAAAAG 3' 5'\ FAM\GATAAAGGGGAACTACTACA 1 Раунд F+ R 190-210 55°С

2 Раунд F+ INS 160-186 55°С

5 D6S2971 (RF) D6S2971-F D6S2971-R D6S2971-INS 5' TCAGGTACAACTTTTCCAGAGA 3' 5' GCTTGGTGCCAGACAATG 3' 5'\ FAM\AGAATGAAGGTCTAGAGACAGTT 3' 1 Раунд F+ R 180-300 60°С

2 Раунд F+ INS 130-250 55°С

6 D6S510 D6S510-F D6S510-R D6S510-INS 5' CAACACACTGATTTCCATAGC 3' 5' AATGGGCTACTACTTCACACC 3' 5'\ HEX\CACTTTGTCTTTCCCAATGTA 3' 1 Раунд F+ R 179-195 55°С

2 Раунд R+INS 149-165 55°С

7 D6S265 D6S265-F D6S265-R D6S265-INS-F D6S265-INS-R 5' AAGCCAGGCACAGAAA 3' 5' GTGTTGGGAACATTACAAG 3' 5' ATCGAGGTAAACAGCAGAAAG 3' 5'\ FAM\AGTCACCCTACTGTGCTATC 3' 1 Раунд F+ R 300 56°С

2 Раунд INS-F + INS-R 172-182 55°С

8 9N-2 9N2 —F 9N2 -R 9N2 -INS 5' TCAACACACCGTCTTCCCT 3' 5' GGGCCCAGCAGGGTTTA 3' 5'\ FAM\GTTAGGACATGTGTCCCTACAAG 3' 1 Раунд F+ R 167-180 53°С

2 Раунд F+ INS 131-140 55°С

9 MIC A MIC-F MIC-R MIC-INS 5' GGTGCTTCAGAGTCATTGGC 3' 5' ATCTCCAGAAACTGCCCG 3' 5'\ FAM\CGCTTTTCTCACCTGGACC 3' 1 Раунд F+ R 150-173 55°С

2 Раунд F+ INS 130-143 55°С

10 D6S2673 (MIB) D6S2673-F D6S2673-R D6S2673-INS 5' GCTTCACCCGATCAGTAGA 3' 5' AGAAGCAGAATCAATAGGG 3' 5'\ HEX\CCTGCAGATTTTCATACTTAC 3' 1 Раунд F+ R 230-250 53°С

2 Раунд R+INS 142-160 55°С

11 D6S2792 (TNF-A) D6S2792-F D6S2792-R D6S2792-INS 5' GCACTCCAGCCTAGGCCACAGA 3' 5' GCCTCTAGATTTCATCCAGCCACA 3' 5'\ FAM\CCTCTCTCCCCTGCAACACACA 3' 1 Раунд F+ R 216 60°С

2 Раунд R+INS 100-112 60°С

12 D6S273 D6S273-F D6S273-R D6S273-INS 5' AGCTAAATGCAATGTAGGA 3' 5' GCCAAAGTTAAAACCAAAC 3' 5'\ FAM\ACCAAACTTCAAATTTTCGG 3' 1 Раунд F+ R 290 55°С

2 Раунд F+ INS 266-279 55°С

13 D6S2885 (LH1) D6S2885-F D6S2885-R D6S2885-INS 5' GAGACAATGCCTAGAACCAAA 3' 5' TAGGAAGAAGGTGACCTGGAC 3' 5'\ FAM\CTATGCTAGTCTGTGCCAAGG 3' 1 Раунд F+ R 185-205 56°С

2 Раунд R+INS 148-180 55°С

14 D6S2447 D6S2447-F D6S2447-R D6S2447-INS 5' CATGTTACCCAGGCTTGG 3' 5' GTTTCTTTTTGCGTCTATTTT 3' 5'\ FAM\AAGTTGTTAAAACTCTGGTAGACA3' 1 Раунд F+ R 180-200 55°С

2 Раунд R+INS 150-170 55°С

15 G51152 G51152- F G51152-R G51152-INS 5' GCCAGAGTATGCTTTCAC 3' 5' TTTCTACAAAACGCCAAG 3' 5'\ FAM\CCTTCACCTCAACTTATGG 3' 1 Раунд F+ R 202-230 51°С

2 Раунд R+INS 182-210 52°С

16 D6S2443 D6S2443-F D6S2443-R D6S2443 -INS 5' CCATACCAAAGTAAAACCCAG 3' 5' GAGGATGAAGGGAAATTAGAG 3' 5'\ FAM\AAGGTTTGGGATCTCGTTTGT 3' 1 Раунд F+ R 188-208 55°С

2 Раунд F+ INS 100-130 55°С

17 D6S2444 D6S2444-F D6S2444-R D6S2444- INS 5' AATACATTCTTTCAGTAAAATCCAA 3' 5' GAGCCAAGAACCCAGCATTC 3' 5'\ HEX\GGAAGGATTCTAAATAGGGGAG 3' 1 Раунд F+ R 160-170 58°С

2 Раунд R+INS 140-150 55°С

18 TAP1 TAP1-F TAP1-R TAP1-INS 5' CTGTTCATATCCTCATACATCTG 3' 5' TAAGGAGGACAATATTTTGC 3' 5'\ FAM\TATTTTGCTCCTGAGGTATATC 3' 1 Раунд F+ R 235-251 55°С

2 Раунд F+ INS 205-221 52°С

19 D6S2656 (Ring1) D6S2656-F D6S2656-R D6S2656-INS 5' GAGGTAATGTCACAGGATGG 3' 5' TGCTTATAGGGAGACTACCG 3' 5'\ HEX\CCCTGTGGATGTCAAGAAT 3' 1 Раунд F+ R 223-243 55°С

2 Раунд R+INS 156-162 55°С

20 D6S1560 D6S1560-F D6S1560-R D6S1560-INS 5' CTCCAGTCCCCACTGCCT 3' 5' AATAATGGACATTGTGACTCTGA 3' 5'\ FAM\TCCTTGGTGGTAGTGTTTCTAA 3' 1 Раунд F+ R 182-202 60°С

2 Раунд R+INS 150-160 55°С

21 D6S1583 D6S1583-F D6S1583-R D6S1583-INS 5' TCTGCCCCTAACCTGCTTC 3' 5' CTCTGGAAGGCAGATGGC 3' 5'\ FAM\CTTAGGTCCTCAGGGACAGAC 3' 1 Раунд F+ R 160-180 60°С

2 Раунд F+ INS 140-160 55°С

22 D6S1629 D6S1629-F D6S1629-R D6S1629-INS 5' AAACGTTGCTGAACCCATAGT 3' 5' ATGCTAGGGAAGGGGTATCTG 3' 5'\ HEX\GGAATTTCATACACAGTGACTTGTAC 1 Раунд F+ R 200-220 56°С

2 Раунд R+INS 170-190 55°С

23 D6D1568 D6S1568-F D6S1568-R D6S1568-INS 5' AGCTAGGCCAGGCCGTG 3' 5' GAGGAAGGAGTCCTGGCTG 3' 5'\ HEX\GCCCAGTCTACAGATATCCCC 3' 1 Раунд F+ R 160-200 60°С

2 Раунд F+ INS 120-140 55°С

24 D6S1618 D6S1618-F D6S1618-R D6S1618-INS 5' TTGAGGCCGGAGCACGT 3' 5' CCTAATCTGCGGGTGTTT 3' 5'\ HEX\TGGCCTGAGCAGTGCAT 3' 1 Раунд F+ R 137-160 56°С

2 Раунд R+INS 127-150 55°С

Для оценки частоты и распределения рекомбинации внутри области МНС использовался подход, аналогичный предложенному Си11еп

с соавт. (2002). Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием метода х2.

Результаты и обсуждение

Была изучена частота и распределение ре-комбинационных событий внутри фрагмента размером 5,4 Мб в области 6р21. Исследованный фрагмент, заключенный между маркерами Б6Б248 и Б681618, включал МНС (3,3Мб) и фланкирующие его области с теломерной и центромерной стороны. Данные о реком-бинационных событиях в пределах данного фрагмента были собраны в ходе предимплан-тационного генотипирования бластомеров, полученных от 1896 эмбрионов. Всего было проанализировано 1787 отцовских и 1839 материнских хромосом. В пределах исследованного фрагмента было обнаружено 33 рекомбинации у мужчин и 50 у женщин.

Для изучения распределения рекомбинаций внутри МНС из коллекции микросателлитных маркеров, используемых для ИЬЛ генотипи-рования, были отобраны 24 БТЯ маркера, которые разделили исследуемый фрагмент на 23 сегмента длиной от 30 до 700 т.п.о. (рис.1). Было определено количество рекомбинацион-ных событий, приходящихся на каждый сег-

мент. Каждое наблюдаемое рекомбинационное событие было локализовано между двумя БТЯ маркерами, т. е. определен рекомбинационный интервал. Всего 12 из 83 обнаруженных рекомбинаций были локализованы между двумя соседними БТЯ маркерами, т.е. в пределах одного сегмента; 71 рекомбинационный интервал захватывал два и более соседних сегмента. Для подсчета частоты рекомбинации внутри каждого сегмента мы использовали математическую модель, в которой каждый реком-бинационный интервал был представлен в виде суммы долей, приходящихся на каждый охватываемый сегмент. Для каждого сегмента был определен вклад каждой рекомбинации путем деления наблюдаемого рекомбинаци-онного интервала на количество охваченных сегментов пропорционально размеру каждого сегмента (рис.1). Полученные взвешенные значения числа рекомбинаций, приходящихся на каждый сегмент, были использованы для расчета интенсивности рекомбинации (сМ/ Мб). Для обнаружения горячих точек реком-

бинации, полученные взвешенные значения количества рекомбинаций сравнивались с теоретическим значением для каждого сегмента, рассчитанным исходя из гипотезы о том, что рекомбинационные события распределены внутри всего исследованного фрагмента равномерно.

Средняя интенсивность рекомбинации внутри исследованного фрагмента размером 5,4 Мб составила 0,37сМ/Мб для мужчин, 0,53сМ/ Мб для женщин и 0,45сМ/Мб для обоих полов. Полученные значения уровня рекомбинации в области МНС в два раза ниже, чем средний уровень рекомбинации для генома человека, который составляет 1сМ/Мб [11]. Низкий уровень рекомбинации в области МНС был подтвержден рядом других исследователей и может быть объяснен высокой степенью по-лиморфности данной области, затрудняющей синапс гомологичных хромосом во время профазы мейоза 1.

Рис. 1. Позиция и взаимное расположение 8ТЯ маркеров, использованных для изучения рекомбинации МНС области.

Полученное среднее значение интенсивности рекомбинации для обоих полов 0,45сМ/ Мб соответствует значению, рассчитанному на основе популяционных данных (0,44сМ/ Мб), что может свидетельствовать в пользу медленной эволюции главного комплекса ги-стосовместимости, позволяющей сохранять эволюционно благоприятные сочетания HLA аллелей в ряду поколений [12].

Полученное соотношение интенсивности рекомбинации внутри исследуемого фрагмента у мужчин и женщин 1:1.5 соответствует среднему уровню для генома человека. В 1990 годы методом родословных было получено аналогичное соотношение для HLA области 1:4 [13]. Поскольку в последующие годы точные данные относительно частоты рекомбинации у женщин так и не были получены, данное соотношение по-прежнему используется для расчета усредненного значения рекомбинации для обоих полов, в частности при сравнении популяционных данных и результатами анализа спермы, а также для расчета уровня рекомбинации у женщин исходя из среднего по-пуляционного значения.

Была определена средняя интенсивность рекомбинации для каждого из классов главного комплекса гистосовместимости, а также на участках, фланкирующих МНС (рис.2). Было обнаружено неравномерное распределение рекомбинационных событий в области МНС, большинство из которых приходится на область генов класса II и прилегающий к нему центромерный участок. Область HLA генов класса I, а также прилегающий к нему тело-мерный фрагмент, обнаружили пониженный (0,2 - 0,37 сМ/Мб) уровень рекомбинации, что согласуется с данными, полученными при изучении неравновесия по сцеплению LD (Linkage Disequilibrium), где было показано, что МНС класс I, вместе с прилегающим к нему кластером генов зрительных рецепторов, является одним из самых протяженных LD блоков в геноме человека размером почти 1Мб [14].

Для 9 из 23 сегментов было обнаружено отличие в уровне рекомбинации между мужчинами и женщинами в 2-8 раз, что подтверждает гетерогенность распределения рекомбинаций у мужчин и женщин (рис.3). У женщин для 6, а у мужчин для 4 сегментов было обнаружено

увеличение рекомбинационной активности по сравнению со средним значением в 1.6-5 раз. Три из них, Б682447-051152, ТАР1-Шп§3 и Шп§3-Б681560 находятся в области ИЬА класса II и соответствуют ранее описанным горячим точкам рекомбинации DQB1-DQB3, БМВ и Шп§3-БРВ1 (табл.2) [15]. Три оставшиеся сегмента, Б681583-Б6Б1629, Б681629-

Б681568 и Б681568-Б681618 находятся за пределами ИЬА области и были исследованы впервые. Для сегмента Б681629-Б681568 получено статистически значимое увеличение уровня рекомбинации по сравнению со средним, что достоверно указывает на присутствие горячей точки рекомбинации размером 167 т. п. о., ранее не описанной в литературе.

Рис. 2. Карта рекомбинационных событий, обнаруженных внутри исследованного фрагмента размером 5,4 Мб. Синие и красные штрихи отображают рекомбинационные интервалы у мужчин и женщин соответственно.

Таблица 2

Горячие точки рекомбинации, обнаруженные в пределах 5.4Мб фрагмента

№ Сегмент Позиция, кб Интенсивность рекомбинации, сМ/Мб Увеличение интенсивности рекомбинации Локализация ранее описанных горячих точек

Женщины Мужчины Среднее значение Женщины Мужчины Среднее значение

14 D6S2447 - G51152 32,734-32,778 1.50 14 0.3862 0.9651 x 2.8 x 1.1 x 2.1 DQB1-DQB3

18 TAP1-CA - Ring3CA 32,927-33,050 1.0637 0.6201 0.8505 x 2 x 1.7 x 1.9 DMB

19 Ring3CA - D6S1560 33,051-33,662 0.8431 0.5956 0.7241 x 1.6 x 1.6 x 1.6 Ring3-DPB1

21 D6S1583 - D6S1629 33,795-33,927 1.1135 1.3203 1.2132 x 2.1 x 3.6 x 2.7 -

22 D6S1629 - D6S1568 33,996-34,063 2.5391 1.4055 1.9931 x 4.8 p<0.05 x 3.8 x 4.4 p<0.05 -

23 D6S1568 - D6S1618 34,112-34,263 1.9592 0.2464 1.1441 x 3.7 x 0.7 x 2.5 -

Рис. 3. Рассчитанный уровень рекомбинации для HLA классов I, II и III и прилегающих участков. Синим цветом обозначен уровень рекомбинации у мужчин, красным - у женщин и черным - средний для об

Рис. 4. Распределение уровня рекомбинации у мужчин и женщин для 23 изученных сегментов

Заключение

Впервые на значительной выборке была определена интенсивность рекомбинации в области главного комплекса гистосовмести-мости и на прилегающих к нему участках генома у женщин, которая составила 0.53 сМ/ Мб. Интенсивность рекомбинации у мужчин составила 0.37сМ/Мб, что значительно ниже определенной ранее при исследовании спермы. На основе полученных данных впервые рассчитано соотношение уровня рекомбинации в МНС области у мужчин и женщин равное 1:1.5. Данное соотношение может быть использовано для расчета и сравнения усредненного уровня рекомбинации на основе исследования спермы, а также для расчета уровня рекомбинации у женщин, используя популяционные данные для обоих полов. У женщин было обнаружено 6, а у мужчин 4 горячие области рекомбинации, три из которых соответствуют ранее описанным ГТР. Впервые

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

была исследована рекомбинация на участках, прилегающих к МНС. Увеличение уровня рекомбинации до 2 сМ/Мб достоверно указывает на присутствие горячей точки рекомбинации между маркерами Б6Б1629 и Б6Б1568. Необходимы дальнейшие исследования для более точной локализации ГТР внутри данного фрагмента (с разрешением до 2-3 т.п.о.).

Полученные данные по частоте рекомбинации в МНС области не только представляют собой новые данные о рекомбинационных свойствах генома в целом, но и являются важной информацией, незаменимой при отборе маркеров для предимплантационного генотипи-рования с целью подбора доноров для лечения больного ребенка. Очевидно, что для областей с более высоким уровнем рекомбинации информативность и плотность используемых маркеров должна быть выше, чем для областей с более низкой рекомбинационной активностью.

Список использованных источников

1. Mammalian Meiotic Recombination Hot recombination in the human genome / S. Myers Spots / N. Arnheim [et al.] // Annu. Rev. Genet. [et al.] // Biochemical Society Transactions. -- 2007. - Vol.41. - P. 369-399. 2006. - Vol.34. - P.526-530.

2. The distribution and causes of meiotic 3. The Fine-Scale Structure of Recombination

Rate Variation in the Human Genome / A. Gilean [et al.] // Science. - 2004. - Vol.304. - P.581-584.

4. Comprehensive Human Genetic Maps: Individual and Sex-Specific Variation in Recombination / K. W. Broman [et al.] // Am. J. Hum. Genet. - 1998. - Vol.63. - P.861-869.

5. Justified chauvinism: advances in defining meiotic recombination through sperm typing / M Carrington, M Cullen // Trends in Genetics. -2004. - Vol.20 (4). - P. 196-205.

6. A Fine-Scale Map of Recombination Rates and Hotspots across the Human Genome / S. Myers [et al.] // Science. - 2005. - Vol.310. -P. 321-324.

7. Mapping of multiple susceptibility variants within the MHC region for 7 immune-mediated diseases / J. D. Rioux // Proc Natl. Acad. Sci. U S A. - 2009. - Vol.106 (44). - P. 18680-18685.

8. High-Resolution Patterns of Meiotic Recombination across the Human Major Histocompatibility Complex / M. Cullen [et al.] // Am. J. Hum. Genet. - 2002. - Vol.71. - P.759-776.

9. An evolutionary view of human recombination / G. Coop and M. Przeworski // Nature Reviews/ Genetics. - 2007. - Vol.8. - P. 23-34.

10. Preimplantation Genetic Diagnosis - An Overview / C. M. Ogilvie [et al.] // Journal of Histochemistry & Cytochemistry. - 2005. -Vol.53. - P.255-260.

11. A high-resolution recombination map of the human genome / A. Kong [et al.] // Nature Genetics. - 2002. - Vol.31. - P.241-247.

12. A high-resolution HLA and SNP haplo-type map for disease association studies in the extended human MHC / P. W. de Bakker // Nature Genetics. - 2006. - Vol.38. - P. 1166-1172.

13. Characterization of recombination in the HLA class II region / M. Cullen [et al.] // Am J Hum Genet. - 1997. - Vol.60 (2). - P. 397-407.

14. A High-Resolution Linkage-Disequilibrium Map of the Human Major Histocompatibility Complex and First Generation of Tag Single-Nucleotide Polymorphisms / M. Miretti [et al.] // Am. J. Hum. Genet. - 2005. - Vol.76. -P. 634-646.

15. Where the Crossovers are: Recombination Distributions in Mammals / L. Kauppi [et al.] // Nature Reviews/Genetics. - 2004. - Vol.5. -P. 413-424.

Дата поступления статьи 6 сентября 2010 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.