Исследование полиморфизма Alu I/D гена evi5 в популяции татар Республики Башкортостан Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 575.174.4

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ALU I/D ГЕНА EVI5 В ПОПУЛЯЦИИ ТАТАР РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

© Д. Д. Каримов*, В. В. Эрдман, Т. Р. Насибуллин, И. А. Туктарова, О. Е. Мустафина

Институт Биохимии и Генетики Уфимского Научного Центра РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71.

*Email: karriden@gmail.com

В интроне 5 гена EVI5 (1p22.1) теоретически предсказан полиморфизм, обусловленный ин-серцией Alu-элемента (AluYa5, dbRIP ID: 1001639). В популяционно-генетическом аспекте данный полиморфизм не изучен. Нами впервые в популяции человека (татары, проживающие в Республике Башкортостан) охарактеризовано распределение частот аллелей и генотипов по этому Alu-ин-серционному полиморфизму. Ген EVI5 (ecotropic viral integration site 5) кодирует белок, принимающий участие в регуляции клеточного цикла и миграции клеток. Полученные сведения важны для оценки значимости этого полиморфного локуса как маркера при исследовании генетической структуры популяций, а также многофакторных заболеваний и старения.

Ключевае слова: популяция, Alu-инсерционный полиморфизм, ген EVI5.

A/и-элементы относятся к классу SINE-повторов (short interspersed nucleotide elements - короткие диспергированные нуклеотидные элементы) мобильных генетических элементов. В популяциях человека широко представлен полиморфизм, обусловленный инсерцией (insertion - I) или делецией (deletion - D) Alu-элементов (Alu I/D). Из 1 млн. ин-серций Alu-элементов около 2 тыс. являются полиморфными [1, 2]. Alu-инсерционные полиморфные локусы используются в качестве маркеров в популя-ционно-генетических исследованиях, с их помощью анализируются проблемы происхождения народов и рас, идентификации личности и установления родства. Поскольку внутри Alu-элементов могут находиться сайты метилирования, полиаденилирования и связывания транскрипционных факторов, их присутствие может оказывать влияние на функциональное состояние гена. К настоящему времени получен значительный массив сведений, свидетельствующих о значимости Alu-инсерций в развитии заболеваний. Alu-опосредованная рекомбинация является причиной множества заболеваний, в частности, гемофилии [3], аутоиммунного лимфопролифератив-ного синдрома [4], синдрома Мовата-Вильсона [5], злокачественных опухолей [2, 6].

В интроне 5 гена EVI5 (1p22.1) методами компьютерного анализа предсказан полиморфизм, обусловленный инсерцией Alu-элемента 1104685458125 (AluYa5, dbRIP ID: 1001639) [7]. В популяци-онно-генетическом аспекте данный полиморфизм не изучен.

Ген EVI5 локализован на коротком плече первой хромосомы 1 (1p22.1). EVI5 был впервые описан как сайт инсерции ретровирусов, Т-клеточный протоон-коген или супрессор опухоли [8]. Ген кодирует белок EVI5, который участвует в регуляции клеточного цикла и миграции клеток в ходе эмбриогенеза [9]. Белок в интерфазе локализован в прицентромерной области и способен связываться с молекулами тубулина

[10]. Нокаут гена EVI5 приводит к многоядерному фенотипу, что говорит о важной роли белка в цитокинезе [11]. При проведении полногеномных исследований в гене EVI5 выявлены однонуклеотидные замены (rs10735781, rs11804321, rs11808092, rs6680578), предрасполагающие к развитию у человека тяжелого аутоиммуннго нейродегенеративного заболевания - рассеянного склероза [12, 13].

Цель проведенного нами исследования заключалась в том, чтобы охарактеризовать распределение частот аллелей и генотипов Alu I/D-полимор-физма в интроне 5 гена EVI5 в популяции татар, проживающих в Республике Башкортостан.

Материалы и методы

Популяционная выборка была сформирована из 1425 человек, в возрасте от 21 до 109 лет, татар по этнической принадлежности, проживающих в Республике Башкортостан. У всех участников исследования в соответствии с правилами биологической этики было получено согласие на использование их анкетных данных и биологического материала.

ДНК получали из 10 мл цельной венозной крови стандартным методом фенольно-хлороформ-ной экстракции [14].

Анализ Alu I/D-полиморфизма в интроне 5 гена EVI5 осуществляли методом полимеразной цепной реакции синтеза ДНК (ПЦР). Разделение амплифи-цированных фрагментов ДНК проводили при помощи электрофореза в 2% агарозном геле; гели окрашивали 1% раствором бромистого этидия, после чего их сканировали с использованием системы гель-видеодокументации Mega-Capture (Vilber Lourmat).

Условия проведения эксперимента и последовательности олигонуклеотидных праймеров были подобраны с помощью онлайн-программ Primer-Blast (www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast/) и PrimerQuest (eu.idtdna.com/primerquest/home/index).

ISSN 1998-4812

Вестник Башкирского университета. 2014. Т. 19. №4

1233

Таблица 1

Частоты генотипов и аллелей по Alu I/D -полиморфному локусу гена EVI5 в популяции татар_

Генотип/ аллель Вся выборка Возрастной период

Зрелый 1 Зрелый 2 Пожилой Старческий Долгожители

n 1 р (%) n р (%) n Р (%) n 1 р (%) n 1 Р (%) n 1 Р (%)

II 1259

ID 143

DD 23

I 2661

D 189

х2

P

88.35±0.85 137 88.96±2.53 202 89.78±2.02 274 88.1±1.84 484 87.52±1.41 162 89.01±2.32

86.57-89.97 82.91-93.44 85.06-93.41 83.98-91.48 84.48-90.16 83.54-93.16

10.04±0.8 15 9.74±2.39 20 8.89±1.9 30 9.65±1.67 59 10.67±1.31 19 10.44±2.27

8.52-11.71 5.55-15.56 5.51-13.39 6.6-13.48 8.22-13.55 6.4-15.82

1.61±0.33 2 1.3±0.91 3 1.33±0.76 7 2.25±0.84 10 1.81±0.57 1 0.55±0.55

1.03-2.41 0.16-4.61 0.28-3.85 0.91-4.58 0.87-3.3 0.01-3.02

93.37±0.47 289 93.83±1.37 424 94.22±1.1 578 92.93±1.03 1027 92.86±0.77 343 94.23±1.22

92.39-94.25 90.53-96.25 91.65-96.19 90.62-94.81 91.18-94.3 91.32-96.39

6.63±0.47 19 6.17±1.37 26 5.78±1.1 44 7.07±1.03 79 7.14±0.77 21 5.77±1.22

5.75-7.61 3.75-9.47 3.81-8.35 5.19-9.38 5.7-8.82 3.61-8.68

51.21 2.85 7.60 21.98 21.198 0.281

P<0.05 0.096 P<0.05 P<0.05 P<0.05 0.446

Примечание: n - численность выборки, р генотипов теоретически ожидаемому, Р -

- частота генотипа (аллеля), х2 -вероятность.

критерий соответствия наблюдаемого распределения частот

Статистический анализ полученных данных проводили с использованием программы Arlequin (version 3.1, 2006). При сравнении групп по частотам генотипов и аллелей применялся точный тест Фишера. Индексы наблюдаемой и теоретически ожидаемой гетерозиготности (Hobs, Hexp) и информативность полиморфизма (polymorphism information content, PIC) рассчитывались с помощью онлайн-программы PIC Calc (http://w3.georgikon.hu/-pic/english/kezi.aspx)

При анализе результатов исследования выборку подразделяли на возрастные группы согласно классификации, принятой на 7-й Всесоюзной конференции по проблемам возрастной морфологии, физиологии и биохимии: 21-35 лет (первый зрелый возраст), 36-60 лет (второй зрелый возраст), 61-75 лет (пожилой возраст), 76-90 лет (старческий возраст), 91 и старше (долгожители) [15].

Результаты и обсуждение

В популяции татар частоты генотипов EVI5*I/*I, EVI5*V*D, EVI5*D/*D составили 88.35%, 10.04% и 1.61%, частоты аллелей EVI5*I и EVI5*D - 93.37% и 6.63% соответственно (табл. 1). Таким образом, гомозиготные по делеции Alu-элемента в интроне 5 гена EVI5 носители обнаруживаются в популяции татар с низкой частотой. Индекс наблюдаемой гетерозиготности Hobs составляет 0.100, теоретически ожидаемой гетерозиготности Hexp - 0.124, показатель информативности полиморфизма PIC - 0.116.

В контексте решения задач популяционной генетики наибольшей информативностью обладают Alu-инсерции со значениями среднепопуляционных частот встречаемости в пределах от 0.25 до 0.75. Анализируемый нами полиморфный локус не отличается высокой информативностью (PIC<0.25).

Статистически значимых различий по частотам аллелей и генотипов не обнаружено (табл. 2 и 3). Группы лиц разного возраста, включая стариков и долгожителей, по распределению частот генотипов и аллелей схожи. Таким образом, анализируемый

Alu I/D-полиморфный локус гена EVI5 не ассоциирован с тендерными или возрастными особенностями.

Таблица 2

Результаты попарного сравнения возрастных групп по частотам генотипов Alu I/D - полиморфного локуса _гена EVI5 в популяции татар

Возрастная группа

Зрелый 2

Пожилой

Старческий

Долгожители

Генотип Зрелый 1 Зрелый 2 Пожилой

II 0.865

ID 0.857

DD 1

II 0.878 0.581

ID 1 0.881

DD 0.724 0.531

II 0.678 0.462 0.830

ID 0.882 0.514 0.727

DD 1 0.766 0.621

II 1 0.872 0.884

ID 0.858 0.615 0.758

DD 0.595 0.632 0.268

Старческий

0.695 1

0.309

Наблюдаемое в общей выборке распределение частот генотипов не соответствует теоретически ожидаемому по закону Харди-Вайнберга равновесному распределению (Р<0.05). В то же время в выборке долгожителей соответствие наблюдаемого и ожидаемого распределений частот генотипов соблюдается (Р=0.446) (табл. 1). При анализе результатов было обнаружено, что во всех возрастных группах мужчин и в группах женщин первого зрелого возраста и долгожительниц эмпирическое распределение частот генотипов соответствует равновесному распределению, тогда как в группах женщин второго зрелого, пожилого и старческого возраста такого соответствия не наблюдается, а прослеживается избыток гомозигот по делеции и недостаток гетерозигот. Известно, что отклонение от равновесия Харди-Вайнберга может быть обусловлено стохастическими процессами. Исследованный ло-кус может быть подвержен селективному отбору, в частности отбору по заболеваемости.

Таблица 3

Результаты попарного сравнения возрастных групп по частотам аллелей Alu I/D - полиморфного локуса гена EVI5 в популяции татар

Возрастная Зре- Зре- Пожи- Старче-

группа лый 1 лый 2 лой ский

Зрелый 2 0.876

Пожилой 0.679 0.453

Старческий 0.613 0.373 1

Долгожители 0.871 1 0.506 0.403

При анализе литературных данных не было об-

наружено сведений о распределении частот генотипов и аллелей в популяциях других народов мира.

Таким образом, нами впервые охарактеризован Alu I/D - полиморфизм в интроне 5 гена EVI5 в популяции татар РБ. В целом полученные данные свидетельствуют о его низком потенциале в качестве популяционно-генетического маркера.

Работа поддержана грантом РФФИ 14-0497094 р_поволжье_а.

ЛИТЕРАТУРА

1. Callinan P. A., Batzer M. A. Retrotransposable elements and human disease // Genome Dynamics. 2006. №1. Pp. 104-115.

2. Комков Ю. А., Масчан А. М., Швец И. В., Лебедев Б. Ю. Функциональный анализ полиморфных инсерций Alu-ретроэлементов при остром лимфобластном лейкозе. // Биоорганическая химия. 2012. Т. 38. N°3. С. 351-364.

3. Vidaud D., Vidaud M., Bahnak B. R., Siguret V., Gispert-Sanchez S., Laurian Y., Meyer D., Goossens M., Lavergne J. M. Haemophilia B due to a de novo insertion of a human-specific Alu subfamily member within the coding region of the factor IX gene. // European Journal of Human Genetics. 1993 V. 1 №»1. Pp. 30-6.

4. Tighe P. J., Stevens S. E., Dempsey S., Le Deist F., Rieux-Lau-cat F., Edgar J. D. Inactivation of the Fas gene by Alu insertion: retrotransposition in an intron causing splicing variation and autoimmune lymphoproliferative syndrome // Genes Immunity. 2002. №3. Pp. 66-70.

5. Ishihara N., Yamada K., Yamada Y., Miura K., Kato J., Ku-wabara N., Hara Y., Kobayashi Y., Hoshino K., Nomura Y.,

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Mimaki M., Ohya K., Matsushima M., Nitta H., Tanaka K., Segawa M., Ohki T., Ezoe T., Kumagai T., Onuma A., Kuroda T., Yoneda M., Yamanaka T., Saeki M., Segawa M., Saji T., Nagaya M., Wakamatsu N. Clinical and molecular analysis of Mowat-Wilson syndrome associated with ZFHX1B mutations and deletions at 2q22-q24.1 // Journal of Medical Genetics. 2004. V. 41. №5. Pp. 387-393.

Teugels E., De Brakeleer S., Goelen G., Lissens W., Sermijn E., De Grève J. De novo Alu element insertions targeted to a sequence common to the BRCA1 and BRCA2 genes // Human Mutation. 2005. V. 26. №3. Pp. 284.

Xing J., Zhang Y., Han K., Salem A. H., Sen S. K., Huff C. D., Zhou Q., Kirkness E. F., Levy S., Batzer M. A., Jorde L. B.. Mobile elements create structural variation: analysis of a complete humangenome // Genome Research. 2009. V. 19. №9. Pp. 1516-1526.

Liao X., Buchberg A. M., Jenkins N. A., Copeland N. G. (1995) Evi-5, a common site of retroviral integration in AKXD T-cell lymphomas, maps near Gfi-1 on mouse chromosome 5 // Journal Of Virology. 1995. V. 69, №11. Pp. 7132-7137. Lim Y. S., Tang B. L. The Evi5 family in cellular physiology and pathology // FEBS Letters. 2013. №587. P. 1703-1710. Faitar S. L., Dabbeekeh J. T. S., Ranalli T. A., Cowell J. K. EVI5 is a novel centrosomal protein that binds to a- and y-tu-bulin // Genomics. V. 86. №5. 2005. Pp. 594-605. Faitar S. L., Sossey-Alaoui K., Ranalli T. A., Cowell J. K. EVI5 protein associates with the INCENP-aurora B kinase-survivin chromosomal passenger complex and is involved in the completion of cytokinesis // Experimental Cell Research. 2006, V. 312. №12. Pp. 2325-2335.

Alcina A., Fernández O., Gonzalez J. R., Catalá-Rabasa A., Fedetz M., Ndagire D., Leyva L., Guerrero M., Arnal C., Delgado C., Lucas M., Izquierdo G., Matesanz F. Tag-SNP analysis of the GFI1-EVI5-RPL5-FAM69 risk locus for multiple sclerosis // European Journal of Human Genetics. 2010. 18. Pp. 827-831.

Mowry E. M., Carey R. F., Blasco M. R., Pelletier J., Duquette P., Villoslada P., Malikova I., Roger E., Kinkel R. P., McDonald J., Bacchetti P., Waubant E. Multiple Sclerosis Susceptibility Genes: Associations with Relapse Severity and Recovery // PLoS ONE. 2013. Vol. 8. №10. Pp 1-6. Johns, M. B. Paulus-Thomas J. E. Purification of human genomic DNA from whole blood using proteinase K treatment followed by phenol-chlorophorm extraction // Anall. Biochem. 1989. Vol. 180. Pp. 276-278.

Хрисанфова Е. Н. Основы геронтологии (Антропологические аспекты). М.: Владос, 1999. 151 с.

Поступила в редакцию 14.10.2014 г.

ISSN 1998-4812

BecTHHK EamKHpcKoro yHHBepcHTeTa. 2014. T. 19. №4

1235

ALI INS/DEL POLYMORPHISM OF EVI5 GENE OF TATAR POPULATION OF BASHKORTOSTAN REPUBLIC

© D. D. Karimov*, V. V. Erdman, T. R. Nasibullin, L A. Tuktarova, O. E. MustafiM

Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa Scientific Centre of Russian Academy of Sciences 71 Oktyabrya Ave., 450054 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.

*Email: karriden@gmail.com

In human populations, the polymorphism caused by an insertion (I) or a deletion (D) of Alu-elements (Alu I/D) is widely presented. The considerable array of the data testifying to the importance Alu-insertion in development of diseases is received. In 5 intron of EVI5 gene (1p22.1), Alu-insertion caused by polymorphism (AluYa5, dbRIP ID: 1001639) was theoretically predicted. This polymorphism was not studied. We first investigated this polymorphism allele frequencies at human population (tatars of Bashkortostan Republic, Russia). The EVI5 gene (ecotropic viral integration site 5) encode protein, which performs cell migration and cell cycle regulation. The purpose of the conducted research consisted in characterizing distribution of alleles and genotypes frequencies of Alu I/D-polymorphism in 5 intron of EVI5 gene in population of the Tatars living in the Bashkortostan Republic. EVI5*I/*I, EVI5*I/*D and EVI5*D/*D genotypes frequencies were 88.35%, 10.04% and 1.61% respectively, EVI5*I and EVI5*D alleles frequencies were 93.37% and 6.63% respectively. Observed and expected heterozygosity were 0.100 and 0.124 respectively, PIC = 0.116. Analyzed polymorphic locus do not associated with gender or age features. Received data are important to estimate significance of this locus as a marker in studies of genetic structure, diseases and aging of population.

Keywords: population, Alu-insertion polymorphism, EVI5 gene.

Published in Russian. Do not hesitate to contact us at bulletin_bsu@mail.ru if you need translation of the article.

REFERENCES

1. Callinan P. A., Batzer M. A. Genome Dynamics. 2006. No. 1. Pp. 104-115.

2. Komkov Yu. A., Maschan A. M., Shvets I. V., Lebedev B. Yu. Bioorganicheskaya khimiya. 2012. Vol. 38. No. 3. Pp. 351-364.

3. Vidaud D., Vidaud M., Bahnak B. R., Siguret V. European Journal of Human Genetics. 1993 V. 1 No. 1. Pp. 30-6.

4. Tighe P. J., Stevens S. E., Dempsey S., Le Deist F., Rieux-Laucat F., Edgar J. D. Genes Immunity. 2002. No. 3. Pp. 66-70.

5. Ishihara N., Yamada K., Yamada Y., Miura K., Kato J., Kuwabara N., Hara Y., Kobayashi Y., Hoshino K., Nomura Y., Mimaki M., Ohya K., Matsushima M., Nitta H., Tanaka K., Segawa M., Ohki T., Ezoe T., Kumagai T., Onuma A., Kuroda T., Yoneda M., Yamanaka T., Saeki M., Segawa M., Saji T., Nagaya M., Wakamatsu N. Journal of Medical Genetics. 2004. Vol. 41. No. 5. Pp. 387-393.

6. Teugels E., De Brakeleer S., Goelen G., Lissens W., Sermijn E., De Grève J. Human Mutation. 2005. Vol. 26. No. 3. Pp. 284.

7. Xing J., Zhang Y., Han K., Salem A. H., Sen S. K., Huff C. D., Zhou Q., Kirkness E. F., Levy S., Batzer M. A., Jorde L. B.. Mobile elements create structural variation: analysis of a complete humangenome Genome Research. 2009. Vol. 19. No. 9. Pp. 1516-1526.

8. Liao X., Buchberg A. M., Jenkins N. A., Copeland N. G. Journal Of Virology. 1995. Vol. 69, No. 11. Pp. 7132-7137.

9. Lim Y. S., Tang B. L. FEBS Letters. 2013. No. 587. Pp. 1703-1710.

10. Faitar S. L., Dabbeekeh J. T. S., Ranalli T. A., Cowell J. K. Genomics. Vol. 86. No. 5. 2005. Pp. 594-605.

11. Faitar S. L., Sossey-Alaoui K., Ranalli T. A., Cowell J. K. Experimental Cell Research. 2006, V. 312. No. 12. Pp. 2325-2335.

12. Alcina A., Fernández O., Gonzalez J. R., Catalá-Rabasa A., Fedetz M., Ndagire D., Leyva L., Guerrero M., Arnal C., Delgado C., Lucas M., Izquierdo G., Matesanz F. European Journal of Human Genetics. 2010. 18. Pp. 827-831.

13. Mowry E. M., Carey R. F., Blasco M. R., Pelletier J., Duquette P., Villoslada P., Malikova I., Roger E., Kinkel R. P., McDonald J., Bacchetti P., Waubant E. PLoS ONE. 2013. Vol. 8. No. 10. Pp. 1-6.

14. Johns, M. B. Paulus-Thomas J. E. Anall. Biochem. 1989. Vol. 180. Pp. 276-278.

15. Khrisanfova E. N. Osnovy gerontologii (Antropologicheskie aspekty) [Gerontology Basics (Anthropological Aspects)]. Moscow: Vlados, 1999.

Received 14.10.2014.