Оцінка різноманіття гаплотипів мітохондріальної ДНК населення України

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 03.00.15 - генетика. - Украинский институт клинической генетики Харьковского государственного медицинского университета, Харьков, 2007.

Диссертация посвящена изучению митохондриальных гаплотипов населения Украины для оценки разнообразия, степени родства популяций и определению влияния генетического фона на проявление митохондриальных заболеваний.

Исследован полиморфизм нуклеотидных последовательностей ГВС I контрольного региона и кодирующей области мтДНК в популяционной выборке украинцев (239 индивидов) и выборке пациентов (50 индивидов) с клинически установленной митохондриальной патологией. Выявлены 102 полиморфных позиции ГВС I мтДНК в популяционной выборке, среди которых наиболее вариабельные - 16093, 16189, 16311, 16362. В выборке пациентов определены 55 полиморфных позиции ГВС I с наиболее вариабельными 16189 и 16294, которые могут повышать скорость обратных мутаций в соседних нуклеотидных позициях, обуславливая, в свою очередь, высокую частоту спорадических случаев митохондриальных заболеваний. В обследованных выборках рассчитаны показатели генетического разнообразия, которые составили: D=0.992±0.0019 и ир=5.19; D=0.990±0.007 и ир=6.13, соответственно. Уровни показателей свидетельствует о высокой генетической гетерогенности и наличии финно-угорского и германского субстратов в современной популяции украинцев, что, вероятно, обусловлено существенной ролью процессов метисации и ассимиляции.

Принимая во внимание значительный полиморфизм гипервариабельных позиций мтДНК и учитывая высокую вероятность его модифицирующего влияния на клиническое течение митохондриопатий, а также характер полиорганных поражений, в выборке пациентов просеквенированы гены тРНК ^lys и тРНК ^leu кодирующего региона мтДНК. Выявлены полиморфизмы (21 гомоплазмичная позиция - 13 синонимичных и 8 несинонимичных: 3505A/G Thr>ala, 8448T/C Мet>thr, 8472C/T Рro>leu2, 8584G/A Ala>thr, 8701A/G Thr>ala, 8794C/T His>tyr, 8836A/G Мet>val, 8860G Thr>ala) и обнаружены мутации у пациентов с типами мтДНК, которые определяют гаплогруппы Н (14553С/Т Val>ile ND6) и Х (12706C Phe>leu ND5). Полученные результаты предполагают влияние популяционного генетического фона на интенсивность мутационных процессов и фенотипическую экспрессию заболевания.

Проведен сравнительный анализ частот и структуры гаплотипов мтДНК в популяционной выборке, выборке пациентов и контроле. Результаты показали наличие выраженного европеоидного компонента, представленного соответствующими гаплогруппами (Н, U, J, Т, V, HV, pre-V, I, W, Х, N), суммарная частота которых составила 95.6%. Наибольшая распространенность приходится на гаплогруппы H, U, J, T (72.8%). Также обнаружены единичные типы мтДНК, принадлежащие к азиатским линиям (гаплогруппы A, B, C, D и Z) с частотой 2.0%.

Расчет частот гаплотипов в выборке пациентов продемонстрировал наличие евроспецифичных гаплогрупп: H, pre-V, V, J, T, U, I, W и X, суммарная частота которых составила 86.0%. Азиатские гаплогруппы (А и C) выявлены с частотой 4.0%. Показана высокая частота гаплогрупп U5 (14.0%), Т (16.0%) и Х (8.0%) в обследованной выборке по сравнению с контрольной, что, вероятнее всего, обусловлено гипервариабельностью позиций 16189 и 16294, которые содержатся в основных нуклеотидных мотивах данных гаплогрупп.

С помощью детального филогенетического анализа была получена пространственная структура выявленных гаплотипов мтДНК в исследуемых выборках. Обнаружено сходство с генофондами европейских популяций, свидетельствующее об общности происхождения из единой древнеевропейской популяции. Наличие общих типов мтДНК с финно-угорскими (“саамский мотив” U5b1 16144-16189-16270) и германскими популяциями (16294-16304-16311, 16294-16304, 16274-16304, 16304-16311) обусловлено существенной ролью процессов ассимиляции и метисации в этногенезе украинцев.

Филогенетический анализ гаплотипов в выборке пациентов выявил комбинации популяционных полиморфизмов (субгаплогруппа U5 - 16192 и 16256 в сочетании с 16270) и дополнительные полиморфизмы (гаплогруппа Т - 16193, 16239, 16243 и 16356, U5 - 16193, Х - 16126, 16192, 16294 и 16309), которые не встречались в популяционной выборке и контроле. Полученные результаты позволили предположить, что появление данных полиморфизмов обусловлено повышенной вариабельностью позиций 16189 и 16294. Дополнительные полиморфизмы, выступая в роли генетического фона, могут играть определенную роль в проявлении митохондриальных заболеваний.

Учитывая полученные результаты, предложено включить в алгоритм медико-генетического консультирования пациентов с митохондриальной патологией проведение рестрикционного анализа кодирующего региона мтДНК (скрининг полиморфных сайтов) на соответствуюшие гаплогруппы U5, T и X.

Ключевые слова: мтДНК, гаплотипы мтДНК, полиморфизм мтДНК, гипервариабельные позиции ГВС I мтДНК, генетический фон.

SUMMARY

Gusar V.A. The Estimation of the variety mitochondrial DNA haplotypes in Ukrainian population. - The manuscript.

Thesis for scientific degree of candidate of medical science, speciality 03.00.15 - genetics. - The Ukrainian institute of clinical genetics of the Kharkov state medical university, Kharkov, 2007.

The hypervariable positions of HVS I were determined and the indexes of genetic variety of mtDNA were calculated in the selection of population and selection of patients with mitochondrial pathology. The indexes are testify to high level genetic heterogeneous of population. Frequencies of haplogroups were expected. The phylogenetic relations of mtDNA haplotypes were determined, that specify in the presence of general types mtDNA in Ukrainian population with Finno-Ugric and German populations. The additional polymorphisms (genetic background) of haplogroups U5, T and Х, which in combination with their basic motifs, can play a certain role in the expression mitochondrial diseases.

The keywords: mtDNA, mtDNA haplotypes, polymorphism of mtDNA, hypervariable positions of HVS I mtDNA, genetic background.

Размещено на Allbest.ru