CC BY
86
УДК 612.6.05 (5715).
Л.И. Колесникова, Т.А. Баирова, О.А. Первушина
распространенность ПолиморфизмА ALA16VAL гЕнА SOD2 в выборках монголоидов и европеоидов, проживающих на территории восточной сибири
ФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» СО РАМН (Иркутск)
В работе проведено исследование полиморфизма гена супероксиддисмутазы 2, играющего важную роль в антиоксидантной защите организма. Проведено генотипированиеу представителей двух этнических групп, проживающих на территории Восточной Сибири - буряты (монголоиды) и русские (европеоиды). Частоты аллелей среди русских составили: Ala = 0,492; Val = 0,508, среди бурят: Ala = 0,343; Val = 0,657. Проведено сравнение частот встречаемости аллелей и генотипов между изучаемыми нами популяциями и группами из зарубежья (по результатам других исследований).
Ключевые слова: супероксиддисмутаза, полиморфизм, монголоиды, европеоиды
FREQUENCY OF POLYMORPHISM OF ALA16VAL GENE SOD2 IN SAMPLES OF MONGOLOID AND CAUCASOID POPULATION, LIVING IN EASTERN SIBERIA
L.I. Kolesnikova, T.A. Bairova, O.A. Pervushina Scientific Center of Family Health and Human Reproduction Problems SB RAMS, Irkutsk
The article presents the study of superoxide dismutase 2 gene polymorphism that plays an important role in antioxidant protection of an organism. We performed genetic typing in representatives of two ethnic groups of Eastern Siberia
- Buryats (Mongoloid) and Russians (Caucasoid). Alleles frequencies among Russians were Ala = 0,492; Val = 0,508; among Buryats Ala = 0,343; Val = 0,657. We compared these frequencies between the populations from Russia and from abroad (according to the results of other researches).
Key words: superoxide dismutase, polymorphism, Mongoloid, Caucasoid
введение
Окислительный стресс - это нарушение в организме баланса между прооксидантами и компонентами системы антиоксидантной защиты [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]. На структуру и функцию белков, задействованных в регуляции окислительного стресса, может оказывать значимое влияние генетический полиморфизм. Функциональные полиморфизмы, приводящие к замене одной аминокислоты на другую, могут приводить к изменению белковой молекулы. Замены в различных доменах белка в зависимости от локализации могут изменять активность фермента, сродство с субстратом и специфичность белка. Вариабельность нуклеотидной последовательности генов антиоксидантной системы может оказывать влияние на уровень окислительного стресса организма [10].
Окислительный стресс, как полагают, играет важную роль в патогенезе значительного числа заболеваний. Антиоксидантный фермент - супероксиддисмутаза - является важным компонентом клеточной защиты от окислительного стресса.
В клетке супероксиддисмутаза 2 локализована в митохондриальном матриксе. Ген SOD2, кодирующий данный фермент, расположен на хромосоме 6q25.3 и состоит из 5 экзонов [11]. Установлено, что на активность супероксиддисмутазы 2 оказывает влияние полиморфизм Ala16Val (401Т> С) гена SOD2. Полиморфизм Ala16Val, приводящий к замене аланина на валин, локализован в участке, отвечающем за связывание с митохондрией для транспортировки фермента в митохондриальный матрикс. В митохондриальном матриксе этот участок расщепляется, и су-
пероксиддисмутаза переходит в активную форму [12]. Отмечено, что фермент, содержащий в этой позиции Валин (Val), трансформируется в митоходриальный матрикс медленнее, чем белок с содержащий аланин (Ala). Соответственно, у носителей аллеля Val и генотипа Val/Val накапливается супероксид в матриксе, что приводит к большей выраженности окисленных повреждений мтДНК [14].
Целью работы стало изучить распространенность аллелей и генотипов полиморфизма Ala16Val гена SOD2 в популяционных выборках монголоидов и европеоидов, проживающих на территории Восточной Сибири.
материалы и методы
Общую группу исследования составили 119 здоровых подростков из неродственных семей, возрастной диапазон - 14-17 лет (средний возраст
- 15,24 ± 0,86 лет). При формировании выборки учитывалась этничность и проживание пробанда в конкретном географическом регионе в течение не менее трех поколений. Из них было 65 подростков-европеоидов (подростки русской национальности) и 54 подростка-монголоида (подростки бурятской национальности). Все подростки и их родители родились и проживали на территории Иркутской области. В работе с группами подростков соблюдались этические принципы, предъявляемые Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации (World Medical Association Declaration of Helsinki (1964, 2000 ред.)).
Образцы крови забирали из локтевой вены в пробирки с антикоагулянтом (6% раствор этилен-
диаминтетрауксусной кислоты; ГОСТ 10652-73). Препараты ДНК получали с использованием наборов «ДНК-сорб-В» (ООО «ИнтерЛабСервис», Россия). Полимеразная цепная реакции (ПЦР) проводилась в автоматическом термоциклере «Терцик». Амплификацию проводили наборами реагентов для идентификации полиморфных маркеров SNP-экспресс-кардиогенетика (НПФ «Литех», Россия). Детекцию продуктов амплификации осуществляли в 3% агарозном геле, результаты электрофореза в геле визуализировались на фильтрате трансиллюминатора и документировались фотографированием.
Для обработки полученных результатов применялись методы математической статистики, реализованные в лицензионном интегрированном статистическом пакете комплексной обработки данных STATISTICA 6.1 ^айой 1пс., США) (правообладатель лицензии - ФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» Сибирского отделения РАМН). Для оценки соответствия распределений генотипов ожидаемым значениям при равновесии Харди - Вайнберга использовали критерий х2 Пирсона. Для сравнения частот аллелей и генотипов между анализируемыми группами использовали критерий X2 Пирсона с поправкой Йейтса. Различия считали статистически значимыми при р < 0,05.
результаты и обсуждения
Мы проанализировали частоты встречаемости аллелей и генотипов полиморфизма гена SOD2 у 65 здоровых неродственных европеоидов и 54 индивидуумов, относящихся к монголоидам (табл. 1).
Таблица 1
Распределение аллелей и генотипов полиморфизма Ala16Val гена SOD2 в выборках европеоидов и монголоидов
Согласно полученным результатам генотипиро-вания полиморфизма Ala16Val гена SOD2 в выборке европеоидов, частоты генотипов Ala/Ala, Ala/Val и Val/Val составляют 27,7 %, 43,1 % и 29,2 % соответственно. Частоты аллелей Ala - 0,492, Val - 0,508. В исследуемой группе монголоидов генотипы Ala/Ala, Ala/Val и Val/Val обнаружены в 7,4 %, 53,7 % и 38,9 % случаях, аллели Ala и Val встречаются с частотой 0,343 и 0,657 соответственно. В обеих выборках исследования наблюдаемая гетерозиготность не отличалась от ожидаемой, что соответствует равновесному распределению Харди - Вайнберга.
При сравнении частот встречаемости аллелей и генотипов полиморфизма Ala16Val гена SOD2 между европеоидами и монголоидами обнаружены статистически значимые различия. Так, аллель Ala в выборке европеоидов встречается на 15 % чаще, чем в группе монголоидов (0,492 против 0,343 соответственно; X2 = 4,82; р = 0,0282). Таким образом, и генотип Ala/Ala у европеоидов встречается на 20 % чаще, чем у монголоидов (27,7 % против 7,4 % соответственно). Вместе с этим в выборке монголоидов распределение частот генотипов Ala/Val и Val/Val выше на 10 %, по сравнению с европеоидами (х2 = 6,76; р = 0,0093).
Нами проведен анализ распространенности полиморфизма Ala16Val гена SOD2 в популяциях разных народов мира. Как представлено в таблице 2, распространенности аллелей полиморфизма Ala16Val гена SOD2 в изученных популяциях указывают на дифференциацию частотных характеристик аллеля Ala. Наибольшая частота встречаемости аллеля Ala зарегистрирована в популяции саамов, относящихся к финно-угорской ветви уральской языковой семьи, а наименьшая - у китайцев (монголоидная раса). Существуют также различия между частотами встречаемости аллелей у представителей европеоидной расы, представляющих три языковые группы балтийская (литовцы), финская (финны) и германская (шведы).
Таблица 2
Частоты аллелей полиморфизма Alа16Vаl гена SOD2 в разных популяциях мира
Популяция N Ala Val Авторы
Саамы 100 0,615*; # 0,385 Sobkowiak A., Lianeri M., Wudarski M. et al.
Финны 100 0,475# 0,525
Шведы 135 0,407 0,593
Литовцы 103 0,563# 0,437
Китайцы 38 0,303* 0,697
Русские 65 0,492 0,508 Собственные данные
Буряты 54 0,343 0,657
Примечание: * - р < 0,05 с русскими; # - р < 0,05 с бурятами.
При сопоставлении наших результатов с литературными данными выявлены статистически значимые различия по частотам встречаемости аллелей в популяции саамов с европеоидами (русскими) (X2 = 4,343; р = 0,037) и монголоидами (бурятами) (х2 = 19,771; р = 0,000).
По частоте встречаемости аллелей выборка европеоидов статистически значимо отличается от китайцев (х2 = 6,317; р = 0,012). При этом индивидуумы, относящиеся к монголоидной расе, не имеют статистически значимых различий по частотам встречаемости аллелей (китайцы и буряты). Монголоиды (буряты) имеют статистически значимые различия по частоте встречаемости аллелей с европеоидными расами, такими, как финны (х2 = 4,494; р = 0,034) и литовцы (х2 = 12,922; р = 0,000).
Таким образом, на примере представленных данных прослеживается дифференциация частот полиморфизма А1а16Уа1 гена SOD2 в разных популяциях мира. Частота встречаемости аллеля Уа1 преобладает
Генотип n Частота генотипа Частота аллелей
Европеоиды Ala: 0,492®
Ala/Ala 18 0,277® Val: 0,508
Ala/Val 28 0,431 X2 = 1,24
Val/Val 19 0,292 df = 1; р > 0,05
Монголоиды Ala: 0,343®
Ala/Ala 4 0,074® Val: 0,657
Ala/Val 29 0,537 X2 = 1,99
Val/Val 21 0,389 df = 1; р > 0,05
Примечание: * - р < 0,05.
над частотой встречаемости аллеля Ala у монголоидов, у европеоидов распространенность аллелей Ala и Val изучаемого полиморфизма равна. В группе монголоидов генотип Val/Val встречается чаще, чем в группе европеоидов. Новыми являются данные о распространенности частоты встречаемости аллелей и генотипов полиморфизма Ala16Val гена SOD2 в популяционных выборках европеоидов и монголоидов, проживающих на территории Восточной Сибири.
Работа выполнена при поддержке гранта президента РФ «Ведущей научной школы» НШ-5646.2014.7
литература
REFERENCE
1. Андреев Ю.А., Кушнарева Ю.Е., Старков А.А. Метаболизм активных форм кислорода в митохондриях // Биохимия. - 2005. - Т. 70, Вып. 2. - С. 246-264.
Andreev Yu.A., Kushnareva Yu.E., Starkov A.A. Metabolism of reactive oxygen species in mitochondria // Biochemistry. - 2005. - Vol. 70, Iss. 2. - P. 246-264. (in Russian)
2. Воробьева Е.Н., Воробьев Р.И. Роль свободнорадикального окисления в патогенезе болезней системы кровообращения // Бюлл. СО РАМН. - 2005. -№ 4 (118). - С. 24-30.
Vorobyeva E.N., Vorobyev R.I. The role of free radical oxidation in the pathogenesis of cardiovascular diseases // Bull. SB RAMS. - 2005 - N 4 (118). - P. 24-30. (in Russian)
3. Колесникова Л.И., Баирова Т.А., Первушина О.А. Этногенетические маркеры антиоксидантной системы // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. - 2013. - № 4. - С. 166-171.
Kolesnikova L.I., Bairova T.A., Pervushina O.A. Ethnogenetic markers of antioxidant system // Bul. ESSC SB RAMS. - 2013. - N 4. - P. 166-171. (in Russian)
4. Колесникова Л.И., Даренская М.А., Долгих В.В. и др. Особенности процессов перекисного окисления липидов - антиоксидантной защиты в разных этнических группах Восточной Сибири // Экология человека. - 2010. - № 2. - С. 26-29.
Kolesnikova L.I., Darenskaya M.A., Dolgikh V.V. et al. Features of lipid peroxidation - antioxidant protection in different ethnic groups of Eastern Siberia // Human Ecology. - 2010 - N 2. - P. 26-29. (in Russian)
5. Колесникова Л.И., Даренская М.И., Долгих В.В. и др. Про- и антиоксидантный статус у подростков
тофов и европеоидов // Известия Самарского НЦ РАН. - 2010. - Т. 12, № 1-7. - С. 1687-1691.
Kolesnikova L.I., Darenskaya M.I., Dolgikh V.V. et al. Pro- and antioxidant status in Caucasoid and Tofalars adolescents // Proceedings of Samara Scientific Center RAS. - 2010. - Vol. 12, N 1-7. - P. 1687-1691. (in Russian)
6. Колесникова Л.И., Курашова Н.А. и др. Особенности антиоксидантной системы у подростков Восточной Сибири в зависимости от гендерной и этнической принадлежности // Бюлл. ВСНЦ СО РАМН. -2013. - № 4 (92). - С. 136-140.
Kolesnikova L.I., Kurashova N.A. et al. Features of antioxidant system in teenagers of Eastern Siberia depending on gender and ethnicity // Bul. ESSC SB RAMS. - 2013. - N 4 (92). - P. 136-140. (in Russian)
7. Меньшикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К. Окислительный стресс. - М.: Слово, 2006. - 566 с.
Menshchikova E.B., Lankin V.Z., Zenkov N.K. Oxidative stress. - M.: Slovo, 2006. - 566 p. (in Russian)
8. Burton G.J., Jauniaux E. Oxidative stress // Best Pract. Res. Clin. Obstet. Gynaecol. - 2011. - Vol. 25 (3). -P. 287-299.
9. Fariss M.W., Chan C.B., Patel M. et al. Role of mitochondria in toxic oxidative stress // Mol. Interv. -2005. - Vol. 5 (2). - P. 94-111.
10. Halliwell B. Free radicals and antioxidants: updating a personal view // Nutr. Rev. - 2012. -Vol. 70 (5). - P. 257-265.
11. Landis G.N., Lemieux I., Pascot A., Couillard C. Superoxide dismutase evolution and life span regulation // Mech. Ageing Dev. - 2005. - Vol. 126 (3). - P. 365-379.
12. Rosenblum J.S., Gilula N.B., Lerner R.A. On signal sequence polymorphisms and diseases of distribution // Proc. Nat. Acad. Sci. - 1996. - Vol. 93, N 9. - P. 44714473.
13. Sobkowiak A., Lianeri M., Wudarski M. et al. Manganese superoxide dismutase Ala-9Val mitochondrial targeting sequence polymorphism in systemic lupus erythematosus in Poland // Clin. Rheumatol. - 2008. -Vol. 27. - P. 827-831.
14. Sutton A., Imbert A., Igoudjil A. et al. The manganese superoxide dismutase Ala16Val dimorphism modulates both mitochondrial import and mRNA stability // Pharmacogenet. Genomics. - 2005. - Vol. 15, N 5. -P. 311-319.
Сведения об авторах
Колесникова Любовь Ильинична - член-корр. РАМН, профессор, директор ФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» СО РАМН (664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16; тел./факс: 8 (3952) 20-76-36, 8 (3952) 20-73-67; e-mail: [email protected])
Баирова Татьяна Ананьева - доктор медицинских наук, заведующая лабораторией клинической генетики ФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» СО РАМН
Первушина Оксана Александровна - младший научный сотрудник лаборатории клинической генетики ФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» СО РАМН
Information about the authors
Kolesnikova LyubovIljinichna - corresponding member of RAMS, professor, director of Scientific Center of Family Health and Human Reproduction Problems SB RAMS (Timiryazev str., 16, Irkutsk, 664003, tel./fax: +7 (3952) 20-76-36, +7 (3952) 20-73-67; e-mail: [email protected])
Bairova Tatiana Ananjevna - M.D., head of the laboratory of clinical genetics of Scientific Center of Family Health and Human Reproduction Problems SB RAMS
Pervushina Oksana Aleksandrovna - junior research officer of the laboratory of clinical genetics of Scientific Center of Family Health and Human Reproduction Problems SB RAMS
