Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ ЭКСЦИЗИОННОЙ РЕПАРАЦИИ ОСНОВАНИЙ ДНК У ДЕТЕЙ КОРЕННОГО И ПРИШЛОГО НАСЕЛЕНИЯ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Минина В.И. 1, 2 Дружинин В.Г. 1, 2 Тимофеева А.А. 1, 2 Ларионов А.В. 1
1 ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»
2 Учреждение Российской академии наук Институт экологии человека СО РАН
Проведено исследование полиморфизмов генов эксцизионной репарации оснований ДНК: hOGG1Ser326Cys, ADPRT Val762Ala, XRCC1Arg194Trp, Arg280His и Arg399Gln у детей шорцев и русских, проживающих в Кемеровской области. Частота минорных аллелей Trp, His и Gln гена XRCC1 в группе детей-шорцев сопоставима со встречаемостью этих вариантов у русских. Минорные аллели hOGG1 Cys и ADPRT Ala у шорцев встречаются чаще, чем у русских.
генетический полиморфизм XRCC1
hOGG1
ADPRT
1. Emonts M., Hazes M., Houwing-Duistermaat J.J. et al. Polymorphisms in genes controlling inflammation and tissue repair in rheumatoid arthritis: a case control study // BMC Medical Genetics. - 2011. - V. 12. - P. 36-45.
2. Kiffmeyer W.R., Langer E., Davies S.M. et al. Genetic Polymorphisms in the Hmong Population // Cancer. - 2004. - V. 100. - № 2. - P. 411-417.
3. Li C., Liu Z., Wang Li-E. et al. Genetic variants of the ADPRT, XRCC1 and APE1 genes and risk of cutaneous melanoma // Carcinogenesis. - 2006. - V. 27. - № 9. - P. 1894-1901.
4. Lockett K.L., Hall M.C., Xu J.S. et al. The ADPRT V762A genetic variant contributes to prostate cancer susceptibility and deficient enzyme function // Cancer research. - 2004. - V. 64. - P. 6344-6348.
5. Rodriguez S., Gaunt T.R., Day I. N.M. Hardy-Weinberg Equilibrium Testing of Ascertainment for Mendelian Randomization Studies // American Journal of Biological Epidemiology. - 2009. - DOI 10.1093/aje/kwn359.
6. Sambrook J. Molecular cloning: a laboratory manual // Cold Spring Harbor Laboratory Press. - Cold Spring Harbor, 1989.
7. Stern M.C., Umbach D.M., Lunn R. M. et al. DNA Repair Gene XRCC1 Polymorphisms, Smoking, and Bladder Cancer Risk // Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. - 2001. - V. 10. - P. 125-131.
8. Thompson L.H., West M.G. XRCC1 keeps DNA from getting stranded // Mutat. Res. - 2000. - P. 1-18.
9. Wood R.D., Mitchell M., Lindahl T. Human DNA repair genes // Mutat. Res. - 2005. - V. 577. - P. 275-283.
10. Zienolddiny S., Campa D., Lind H. et al. Polymorphisms of DNA repair genes and risk of non-small cell lung cancer// Carcinogenesis. - 2006. - V. 27. - № 3. - P. 560-567.
В настоящее время динамично развиваются молекулярно-генетические методы, позволяющие выявить этнические различия на молекулярном уровне. Индивидуальный набор полиморфных вариантов генов способен оказывать существенное влияние на адаптационные возможности организма. В этой связи активно изучается вклад генов репарации ДНК в формирование индивидуальной чувствительности генома к повреждающим мутагенным воздействиям.

В настоящее время известно более 150 генов, принимающих участие в различных путях репарации [9]. Считается, что большинство повреждений ДНК удаляется белками эксцизионной репарации оснований (base excision repair, BER). Среди генов, кодирующих ферменты BER, особое внимание привлекают hOGG1,  ADPRT и  XRCC1.

Ген XRCC1 (x-ray cross-complementing group 1) кодирует регуляторный белок репарации, который не имеет ферментативной активности, но осуществляет координационную функцию. XRCC1 взаимодействует с поли-АДФ-полимеразой, ДНК-лигазой 3, ДНК-полимеразой β, APE1. [8]. К числу наиболее изученных полиморфизмов гена XRCC1 относятся: XRCC1 Arg194Trp, XRCC1 Arg280His, XRCC1 Arg399Gln.

Ген  hOGG1  (human 8-oxoguanine DNA glycosylase) кодирует ключевой фермент BER, удаляющий из ДНК остатки 8-оксогуанина, образующегося под действием активных форм кислорода. Один из полиморфизмов гена hOGG1, приводящий к замене Ser на Cys в 326 положении, ассоциирован со сниженной активностью фермента 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазы [2]. Ген ADPRT (adenosine diphosphate ribosyl transferase) кодирует ассоциированный с хроматином фермент поли-АДФ-рибозилполимеразу (PARP). Данный фермент вовлечён в реакции репарации ДНК, поврежденной химическими мутагенами, активными формами кислорода и ионизирующей радиацией. Аллель гена  ADPRT, который несет трансверсию Т→С в 40 676 положении, приводящую к аминокислотной замене Val762Ala в кодируемом белке, ассоциирован с пониженной способностью связывать XRCC1 и другие белки репарации, сниженной функциональной активностью фермента [5].

В связи с вышесказанным целью исследования стал анализ полиморфизмов генов репарации ДНК XRCC1, ADPRT, hOGG1 у представителей коренного (шорцы) и пришлого населения (русские) Кемеровской области.

Материалы и методы

Исследуемая выборка включала 263 человека (123 мальчика и 140 девочек, средний возраст 12,81±0,18 лет). Среди них: шорцев - 143 человек, русских - 120 человек (из них 54 человека проживает в школе-интернате г. Таштагол Кемеровской области (КО), 28 человек проживает в с. Красное Ленинск-Кузнецкого района и 38 - в с. Пача Яшкинского района Кемеровской области).

Все обследованные доноры не имели хронических заболеваний в стадии обострения. На каждого обследуемого ребенка был оформлен протокол информированного согласия, подписанный родителями либо лицами, осуществляющими опеку несовершеннолетних.

Для выполнения молекулярно-генетических исследований забирали венозную кровь на антикоагулянте (0,25 мМ ЭДТА-Na), с последующим получением лейковзвеси. Выделение ДНК из этого биологического материала проводили методом фенол-хлороформной экстракции [6]. Образцы ДНК растворяли в 10 mM Tris/1 EDTA, pH 8.0 и хранили при -20 oC.

Для типирования полиморфизмов генов использовали коммерческую тест-систему «SNP-express» (НПФ «Литех», г. Москва). ПЦР проводили на амплификаторе «Терцик» (НПФ «ДНК-Технология», Россия) по программе, рекомендованной производителем набора. Амплифицированные фрагменты ДНК разделяли электрофоретически в горизонтальном 3%-ном агарозном геле. После окончания электрофореза гель окрашивали раствором бромистого этидия и визуализировали в проходящем ультрафиолетовом свете на трансиллюминаторе.

Статистический анализ первичных данных осуществляли средствами STATISTICA for WINDOWS v.8.0. Оценку достоверности различий в распределении полиморфных вариантов проводили стандартным методом χ2 с поправкой Йетса на непрерывность. Оценку соответствия распределений полиморфных вариантов равновесию Харди-Вайнберга осуществляли с использованием доступного интернет-ресурса: http:// www.genes.org.uk/software/hardy-weinberg.shtml.

Результаты и обсуждение

В изученных выборках детей распределения частот аллелей и генотипов изученных полиморфных маркеров не имели отклонений от равновесия Харди-Вайнберга. Полученные значения частот аллелей и генотипов у шорцев и русских представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Полиморфизм генов эксцизионной репарации оснований ДНК у шорцев и русских

Генотип

 

Русские

n (%)

Шорцы

n (%)

XRCC1 Arg194Trp

Arg/ Arg

120 (84,51)

103 (85,83)

Arg /Trp

22 (15,49)

16 (13,33)

Trp / Trp

0

1 (0,83)

XRCC1 Arg280His 

Arg / Arg

123 (86,01)

97 (85,09)

Arg / His

20 (13,00)

17 (14,91)

His / His

0

0

XRCC1 Arg399Gln

Arg / Arg

49 (44,95)

69 (53,49)

Arg / Gln

44 (40,37)

52 (40,31)

Gln/ Gln

16 (14,68)

8 (6,20)

hOGG1 Ser326Cys 

Ser/Ser

56 (56,57)*

37 (27,61)

Ser/Cys

37 (37,37)*

73 (54,48)

Cys/Cys

6  (6,06)*

24 (17,91)

ADPRT Val762Ala 

Val/Val

40 (28,37)*

60 (53,57)

Val/Ala

71 (50,35)

44 (39,29)

Ala/Ala

30 (21,28)*

8 (7,14)

 * р<0.05.

При сравнении представителей коренного (шорцы) и пришлого (русские) населения КО были выявлены статистически значимые отличия в распределении генотипов гена hOGG1: Ser/Ser (χ2=18,71; р=0,00001), Ser/Cys (χ2 =6,01; р=0,01), Cys/Cys (χ2=19,58; p=0,00001) и генотипов ADPRT Val/Val (χ2 =15,55; р=0,0001) и Ala/Ala (χ2=8,69; р=0,003). Аллель  hOGG1 Cys в 1,8 раза чаще встречается в группе шорцев, чем в группе русских (χ2=19,58; p=0,00001). Аллель ADPRT Ala в группе шорцев встречался в 1,7 раза чаще, чем в группе русских (χ2=19,72; p=0,00001). Отличий в распределении генотипов и аллелей гена XRCC1 в группах шорцев и русских выявлено не было.

Сравнение представленных в таблице результатов с данными литературы позволило выявить некоторые особенности. Для большинства исследованных маркеров выявлено сходство распределения генотипов у шорцев и монголоидов, у русских и представителей белой расы - европеоидов. Однако у этого общего правила наблюдались и некоторые исключения.

Было установлено, что у русских КО повышена частота минорного аллеля His гена XRCC1 Arg280His (7,5%), тогда как в группе, например, жителей Норвегии она составила 4,0% [10], у белых США - 4,4% [7]. Кроме того, в группе русских КО повышена частота минорного аллеля Ala гена ADPRT - 7,14%, тогда как в группах европеоидов США, Мексики, Нидерландов она составила 2,80%; 1,63% и 2,2% соответственно [1; 3; 4].

В группе шорцев оказалась снижена частота встречаемости минорного аллеля Trp гена XRCC1 Arg194Trp (7,7%), тогда как в группах, например, китайцев и жителей Тайваня она составила 28,8% и 24,5% соответственно [2].

Заключение

Для выявления генетических маркеров риска развития мультифакториальных заболеваний или маркеров повышенной чувствительности организма к тем или иным  неблагоприятным факторам (токсикантам, радиации, инфекционным агентам и пр.) необходимо опираться на точную информацию о популяционных частотах генотипов выбранных маркеров. В данной работе представлен один из первых этапов оценки популяционных частот генотипов генов репарации у жителей Кемеровской области.

Получены «ориентировочные» (пока малый объем выборок не позволяет делать окончательное заключение) оценки популяционных частот генотипов генов эксцизионной репарации оснований ДНК в группах детей коренного (шорцы) и пришлого населения (русские) Кемеровской области. Выявлены этноспецифические особенности в распределении генотипов. У шорцев наблюдалась повышенная по сравнению с русскими частота встречаемости минорных аллелей  hOGG1 Cys и ADPRT Ala, кодирующих ферменты со сниженной функциональной активностью.

Работа поддержана государственным контрактом ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» № 16.512.11.2062; грантом РФФИ, 10-04-00497-а.

Рецензенты:

  • Начева Л.В., д.б.н., профессор, зав. кафедрой Общей биологии с основами генетики и паразитологии, ГБОУ ВПО «Кемеровская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения и социального развития РФ, г. Кемерово.
  • Маюрникова Л.А., д.т.н., профессор, зав. кафедрой Технологии и организации общественного питания ГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» Министерства образования и науки РФ, г. Кемерово.

Работа получена 11.10.2011


Библиографическая ссылка

Минина В.И., Минина В.И., Дружинин В.Г., Дружинин В.Г., Тимофеева А.А., Тимофеева А.А., Ларионов А.В. ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ ЭКСЦИЗИОННОЙ РЕПАРАЦИИ ОСНОВАНИЙ ДНК У ДЕТЕЙ КОРЕННОГО И ПРИШЛОГО НАСЕЛЕНИЯ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=4846 (дата обращения: 18.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074