WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Полиморфизм минисателлитных маркеров 3 ’ аров и d1s80 в популяциях восточной европы

На правах рукописи

Вербенко Дмитрий Анатольевич

Полиморфизм минисателлитных маркеров 3АРОВ и D1S80

в популяциях Восточной Европы

Специальность: 03.00.15 –генетика

03.00.26 – молекулярная генетика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

МОСКВА

2008

Работа выполнена в отделе молекулярных основ генетики человека

Учреждения Российской академии наук Институт молекулярной генетики РАН

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Лимборская Светлана Андреевна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Сулимова Галина Ефимовна

кандидат биологических наук Куприянова Наталья Сергеевна

Ведущая организация:

ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов»

Защита диссертации состоится 1 октября 2008 года в __ часов на заседании Диссертационного совета Д 002.238.01 при Учреждении Российской академии наук Институт биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН по адресу: 119334, г. Москва, ул. Вавилова д. 26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Институт биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН по адресу: 119334, г. Москва, ул. Вавилова д. 26

Автореферат разослан «___» августа 2008 года

Ученый секретарь

Диссертационного совета

канд. биол. наук Абрамова Е.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Гипервариабельные районы генома нашли широкое применение в качестве генетических маркеров при изучении генома человека. Данные локусы оказались высокоинформативными маркерами для генетического картирования, изучения генетической гетерогенности популяций, проведения судебно-медицинской экспертизы, в установлении родства, а также в экологических исследованиях.

Одним из наиболее часто используемых в популяционных исследованиях является гипервариабельный минисателлитный локус D1S80 (рМСТ 118), расположенный в коротком плече хромосомы 1. Длина элементарного звена тандемно организованного повторяющегося участка маркера составляет 16 пар нуклеотидов (п.н.). В гене аполипопротеина В обнаружен высокополиморфный участок на расстоянии 500 пар оснований после 3'-конца гена. Повторяющимся звеном минисателлитного маркера 3’АРОВ является тандем двух последовательностей длиной 14 и 16 п.н.

Исследования гипервариабельных минисателлитных локусов 3’АроВ и D1S80 активно проводятся во многих популяциях, благодаря чему стало возможным использование этих данных для анализа эволюционных механизмов, объясняющих современную изменчивость популяций человека. Общеизвестно, что данные по анализу материнских и отцовских линий популяций всего мира прямо указывают на расселение современных популяций из Африки. Проведенный недавно сравнительный анализ данных изменчивости минисателлита D1S80 и минисателлита 3’АРОВ в популяциях всего мира еще раз подтвердил эту гипотезу [Herrera et al., 2004; Destro-Bisol et al., 2000]. Однако, до начала данного исследования, популяции Восточной Европы по этим типам маркеров были охарактеризованы лишь частично.

Территория Северной Евразии представляет особый интерес для популяционных исследований, поскольку долгое время являлась местом контакта народов монголоидной и европеоидной рас, что наложило отпечаток на формирование генофонда современного коренного населения этого региона: здесь проживает множество смешанных народов, несущих в себе в разной пропорции признаки обеих рас. Изучение популяций, населяющих эту территорию, является частью всемирных исследований по изучению генетической разнообразия населения планеты, что подчеркивает важность и актуальность настоящей работы.

Цели и задачи исследования

Целью работы являлось изучение полиморфизма минисателлитных маркеров ДНК 3’AРОB и D1S80 в популяциях Восточной Европы, относящихся к разным расам и различным этническим группам (русские, украинцы, белорусы, адыгейцы, абхазы, черкесы, калмыки, башкиры, коми).

Основные задачи для достижения поставленной цели были следующие:

  • изучить аллельное и генотипическое разнообразие минисателлитных локусов ДНК 3’AРОB и D1S80 в популяциях восточно-европейского региона;
  • определить параметры полиморфизма (внутрипопуляционной изменчивости, гетерозиготности) минисателлитных локусов 3’AРОB и D1S80;
  • на основании полученных данных провести характеристику филогенетической взаимосвязи популяций региона Восточной Европы с использованием метода многомерного шкалирования генетических расстояний;
  • оценить свойства минисателлитных локусов 3’AРОB и D1S80 для дифференцировки популяций на разных уровнях организации (расовый, этнический, локальный);
  • выявить филогенетические взаимосвязи народов Восточной Европы при совместном анализе полиморфизма маркеров, обладающих структурой тандемных повторов: минисателлитных локусов 3’AРОB и D1S80, а также микросателлитных локусов DM, DRPLA, SCA1, и сопоставить их с характеристиками, полученными в ходе анализа каждого из минисателлитных локусов 3’AРОB и D1S80 в отдельности;
  • соотнести полученные картины филогенетических взаимосвязей популяций Восточной Европы с результатами исследований маркеров ДНК других типов (мтДНК, Y-хромосома, полиморфизм типа инсерция-делеция, однонуклеотидный полиморфизм).

Научная новизна и практическая ценность работы

Впервые в большом числе популяций России и Белоруссии охарактеризованы параметры изменчивости минисателлитных маркеров 3’АРОВ и D1S80. Продемонстрированы расово-диагностические свойства минисателлитных маркеров 3’AРОB и D1S80 при исследовании различных в этническом отношении популяций, населяющих территорию Северной Евразии.

Высокая дифференцирующая способность минисателлитных маркеров 3’АРОВ и D1S80 определена не только для популяций разных рас, но и для близко родственных, относящихся к одной этнической группе.

Обнаружено соответствие генетической дифференциации изученных популяций, оцениваемых как по каждому из используемых маркеров, а также с помощью пяти гипервариабельных маркеров DM, DRPLA, SCA1, D1S80, 3’AРОB.

Подтверждена эффективность использования минисателлитных маркеров 3’АРОВ и D1S80 для исследования эволюционной траектории популяций Восточной Европы.

Апробация работы

Работа была апробирована на лабораторном семинаре в отделе молекулярных основ генетики человека (ОМОГЧ) ИМГ РАН, на учёном совете ИМГ РАН и генетическом семинаре Институте биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН. Данные, представленные в работе, докладывались на II и III Cъезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров (Санкт-Петербург, 2000; Москва, 2004), II (4) и III (5) российском Cъезде медицинских генетиков (Курск, 2000; Уфа, 2005), Первом международном рабочем совещании: "Биоразнообразие и динамика экосистем Северной Евразии: информационные технологии и моделирование" (Новосибирск, 2001), III Конгрессе этнографов и антропологов России (Москва, 1999), международном cимпозиуме "Молекулярные механизмы генетических процессов и биотехнология" (Минск, 2001), международной конференции «Антропология на пороге III тысячелетия» (Москва, 2002), Конференциях «Памяти Грегора Менделя» и Второй научной конференции Московского общества генетиков и селекционеров (Москва, 2001; Москва, 2002), XIII и XIV зимних международных молодежных научных школах "Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии" (Москва, 2001, 2002), школах по физико-химической биологии «Биология-наука XXI века» (Пущино, 2000, 2003), II Российской конференции молодых ученых России с международным участием «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины» (Москва, 2001), Пироговских студенческих научных конференциях (Москва, 2002, 2003), конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов по молекулярной биологии и генетике (Kiev, Ukraine, 2003, 2007), конференциях Американского (American Society of Human Genetics, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003) и Европейского общества генетиков человека (European Society of Human Genetics, 2000, 2002, 2003, 2004, 2005) Dual Congress (Joint Meeting of Assotiations of Human Palaeontology and Human Biologists) (South African Republic, Johannesburg, 1998), 13th Congress of European Anthropological Association (Zagreb, Croatia, 2002), International Anthropological Congress “Anthropology and Society” (Prague, Checz Republic, 2003), 14th Congress of European Anthropological Association “Human variability: A bridge between Sciences and humanities” (Komotini, Greece, 2004), 10th International Congress of Human Genetics (Vienna, Austria, 2001), Human Genome Meetings (Turin, Great Britain, 1998; Brisbaine, Australia, 1999; Vancouver, Canada, 2000; Edinburg, Schotland, 2001; Shankhai, China, 2002), Meetings on Human Origins and Disease (Cold Spring Harbor, New York, USA, 2000, 2002), The Second European-American Intensive Course in Clinical and Forensic Genetics (Dubrovnik, Croatia, 2001), The Third European-American Intensive Course in clinical and forensic genetics (Zagreb, Croatia, 2003), II International Conference «Biosphere origin and Evolution» (Loutraki, Greece, 2007), изложены на конкурсах работ на стипендию фонда «Будущее молекулярной генетики» (Москва, ИМГ РАН, 2003 и 2005 гг.).

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа изложена на 131 странице машинописного текста и состоит из следующих разделов: «Введение», «Обзор литературы», «Материалы и методы», «Результаты», «Обсуждение результатов», «Выводы», «Список литературы» и приложения. Библиография включает 234 источника. Работа иллюстрирована 16 рисунками и содержит 16 таблиц.

Публикации

По материалам диссертации опубликована в 61 печатная работа, в том числе – семь статей в ведущих рецензируемых журналах, одна монография и 53 тезиса материалов конференций.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Полиморфизм гипервариабельного минисателлитного маркера 3’-концевой области гена аполипопротеина В (минисателлита 3’АPOВ) и минисателлита D1S80 проанализирован в популяциях Восточной Европы. Изучены этнические группы как европеоидов (русские, белорусы, кубанские казаки, адыгейцы, шапсуги, черкесы, абхазы) так и монголоидов (якуты, калмыки). Популяция якутов, населяющих центральный регион Сибири, была взята в анализ как контрастная популяция монголоидов. Народы Волго-Уральского региона (коми, удмурты, башкиры, мари) характеризуются антропологами как этнические группы с различной степенью соотношения европеиодного

Таблица 1. Описание популяций.

Лингвистическая классификация Этническая принадлежность Условное обозначение Географическое положение
Лингвистическая семья Лингвистическая группа
1. Индо-европейская Восточно-славянская Русские Знаменка Смоленская обл., г. Угра
2. Холмогоры Архангельская обл., г. Холмогоры
3. Ошевенское Архангельская обл., Каргопольский р-н
4. Белая Слуда Архангельская обл., Красноборский р-н
5. Курск Курская обл., Курский р-н
6. Новгород Новгородская обл., п. Парфино
7. Кострома Костромская обл., Костромской р-н
8. Кубанские казаки Краснодарский край, г. Краснодар
9. Белорусы Хойники Респ. Белоруссия, Гомельская обл., Хойникский р-н
10. Несвиж Респ. Белоруссия, Минская обл., Несвижский р-н
11. Гродно Респ. Белоруссия, Гродненский р-н
12. Бобруйск Респ. Белоруссия, г.Бобруйск
13. Пинск Респ. Белоруссия, Пинский р-н
14. Мядель Респ. Белоруссия, Минская обл., Мядельский р-н
15. Украинцы Киев Респ. Украина, Киевский р-н
16. Львов Респ. Украина, Львовский р-н
17. Алчевск Респ. Украина, Луганская обл., Алчевский р-н
18. Уральская Угро-Финская Коми-пермяки Коми Пермский край, Пермский р-н
19. Удмурты Удмурты Респ. Удмуртия, Мало-Пургинский район, с. Малая Пурга
20. Мордва-мокша Мордва-мокша Респ. Мордовия, Старошайгинский р-н
21. Мордва-эрзя Мордва Респ. Мордовия, Ромодановский р-н
22. Мари луговые Мари Респ. Мари Эл, с. Каркатаво
23. Алтайская Монгольская Якуты Якуты Респ. Саха (Якутия), Якутский р-н
24. Тюркская Башкиры Илишевский Респ. Башкирия, Илишевский р-н
25. Стерлибашевский Респ. Башкирия, Стерлибашевский р-н
26. Архангельский Респ. Башкирия, Архангельский р-н
27. Белорецкий Респ. Башкирия, Белорецкий р-н
28. Абзелиловский Респ. Башкирия, Абзелиловский р-н
29. Калмыки Калмыки Респ. Калмыкия, г. Элиста
30. Северо-Кавказская Адыго-Абхазская Абхазы Абхазы Респ. Грузия, Абхазия, Сухумский р-н
31. Черкесы Черкесы Респ. Карачаево-Черкесия, Малокарачаевский р-н
32. Адыгейцы Адыгейцы-Шапсуги Респ. Адыгея, с. Лазоревское
33. Адыгейцы Черноморского поб. Респ. Адыгея, Черноморское побережье
34. Адыгейцы горных районов Респ. Адыгея, горные р-ны

и монголоидного компонента. Лингвистическая и этническая классификация популяций представлена в таблице 1.

Материалы и методы исследования

В работе использованы препараты ДНК, выделенные из образцов крови, полученных в ходе экспедиций, проводимых Отделом молекулярных основ генетики человека Института молекулярной генетики РАН, совместной экспедиции с Медико-генетическим научным центром РАМН, предоставленных Медико-генетическим научным центром РАМН, Институтом антропологии, этнографии и фольклора НАН Белоруссии, Институтом ревматологии РАМН. Часть выборок из популяций Восточной Европы в виде препаратов ДНК предоставлены Институтом биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, а также Институтом молекулярной биологии и генетики НАН Украины.

В результате генетико-демографического анкетирования, проводимого с целью выявления коренного населения, отбирались индивидуумы, которые являются потомками уроженцев данного района в трех последних поколениях. Отбор крови производился после письменного добровольного информированного согласия исследуемых лиц, удостоверенного их личной подписью. Препараты ДНК для исследований были выделены из венозной крови неродственных доноров. Забор крови осуществлялся только у взрослого населения, медицинскими работниками местных учреждений. Выделение препаратов ДНК из образцов крови проводилось стандартным фенол-хлороформным методом в Отделе молекулярных основ генетики человека Института молекулярной генетики РАН.

Определение индивидуальных генотипов проводили путем ПЦР-амплификации минисателлитных локусов 3’APOB и D1S80 в препаратах ДНК, совместного электрофоретического разделения в ПААГ продуктов ПЦР и маркерных наборов. Окраска гелей проводилась при помощи серебра. Синтез маркерных наборов, составленных из аллельных вариантов, имеющих известное количество повторов, проводили по схеме Саянтила и др. [Sajantila et al., 1992]. Для минисателлитного локуса D1S80 аллельные варианты обозначены в соответствии со стандартной номенклатурой [Kasai et al., 1992]. Аллельные варианты локуса 3’APOB обозначали в соответствии с номенклатурой Людвига [Ludwig et al., 1989].

Полученные экспериментальные данные по частотам генотипов проверяли на соответствие равновесному распределению Харди-Вайнберга при помощи компьютерных программ «GDA» и «РОРGENE 1.32». Изменчивость частоты гена в популяциях [Вейр Б., 1990] рассчитывали при помощи компьютерной программы «GDA». Гетерозиготность рассчитывали при помощи компьютерной программы «POPGENE 1.32». Достоверность различий оценивали по критерию максимального правдоподобия при помощи компьютерной программы "RxC". Для проведения многомерного анализа методом метрического многомерного шкалирования, а также методом средневзвешенной связи кластерного анализа использовали матрицы стандартных генетических расстояний Нея [Nei, 1978], расчеты проводили при помощи программы «Statistika 6.0».

Полиморфизм минисателлитного локуса 3- концевой области гена АроВ в популяциях Восточной Европы.

Полиморфизм минисателлита 3’АPOВ исследован в двадцати шести популяциях восточно-европейского региона. Полученные данные в виде частот аллельных вариантов в изученных популяциях представлены в таблице 1. Выявлен 31 аллельный вариант минисателлита 3’АPOВ с размерами от 24 до 54 повторов и с различной частотой в популяциях. Как правило, два аллельных варианта – содержащие 34 и 36 повторов, встречаются максимально часто (суммарная частота их встречаемости равна 57-77%), один или два аллельных варианта встречаются реже (обычно это вариант, содержащий 32, 46 или 48 повторов с частотами до 12%), остальные аллели встречаются с частотой менее 5%. Аллель 36 преобладает в европеоидных популяциях восточных славян: русских, белорусов, украинцев, аллель 34 – в монголоидных популяциях калмыков и якутов. На рис. 1 в качестве примера приведены распределения аллельных вариантов в трех популяциях, относящимся к разным антропологическим типам – европеоидному (русские), монголоидному (якуты), и уральскому (башкиры). Соотношение частот аллелей 34 и 36 в популяциях различных рас является неодинаковым, что заметно при сравнении монголоидных и европеоидных популяций. Например, частота аллеля 34 в популяции якутов в 2 раза выше, чем в популяциях русских, а частота аллеля 36 – в 4 раза меньше. Для уральской популяции башкир характерны промежуточные между европеоидными и монголоидными величины частот этих аллельных вариантов. Подобные особенности спектра распределения аллельных частот маркера у народов разных рас принято называть расово-диагностическими.

 Диаграмма распределения частот аллельных вариантов-0

Рисунок 1. Диаграмма распределения частот аллельных вариантов минисателлитного локуса 3’АРОВ в трех популяциях народов различной расовой принадлежности.

Наблюдаемый уровень гетерозиготности по минисателлиту 3’АРОВ оказался высок; наиболее высокие значения гетерозиготности характерны для популяции украинцев Львова и абхазов - 0,87, наименьшее значение гетерозиготности выявлено у башкир Белорецкого района - 0,68. Распределение частот генотипов минисателлита 3’АРОВ соответствует ожидаемому в предположении равновесия Харди-Вайнберга во всех популяциях.

Анализ статистической достоверности различий между распределениями частот аллельных вариантов минисателлита 3’АРОВ в популяциях Восточной Европы показал достоверные отличия распределения частот аллельных вариантов монголоидных популяций калмыков и якутов, а также популяций мари и башкир от всех других исследованных популяций.

На графике многомерного шкалирования по данным изменчивости минисателлитного локуса 3’АРОВ в популяциях Восточной Европы (рисунок 2) при рассмотрении первой размерности следует отметить, что основная группа популяций (европеоидные и смешанные популяции) сосредоточена в области начала отсчета координат, в то время как монголоидные популяции калмыков и якутов заметно удалены от нее. Принимая во внимание вторую размерность,

 График многомерного шкалирования изменчивости минисателлитного-1

Рисунок 2. График многомерного шкалирования изменчивости минисателлитного локуса 3’АРОВ в популяциях Восточной Европы.

Сокращения: Ош – Ошевенское, Холл – Холмогоры, Костр – Кострома, Н – Новгород, Л – Львов, БС – Белая Слуда, К – Курск, Каз – кубанские казаки, Хой – Хойники, Нес – Несвиж, Ш – адыгейцы-шапсуги, А – адыгейцы черноморского побережья, АдГ - адыгейцы горных районов.

можно выделить следующие группы: восточнославянские популяции, уральские популяции, адыго-абхазские популяции. Восточнославянские популяции образуют основной кластер, внутри которого можно отметить отдельные группы русских, украинцев и белорусов. В непосредственной близости от кластера восточнославянских популяций находится популяция коми-пермяков, а также две популяции адыгейцев: адыгейцы-шапсуги и адыгейцы Черноморского побережья. Популяции черкесов, абхазов и адыгейцев горных районов образуют другой кластер, а популяции башкир и марийцев – третий.

Полиморфизм минисателлитного локуса D1S80 в популяциях Восточной Европы.

Полиморфизма минисателлита D1S80 изучен в тридцати четырех популяциях. Полученные данные в виде частот аллельных вариантов в изученных популяциях представлены в таблице 2. Выявлен 27 аллельный вариант минисателлита D1S80 с размерами от 15 до более, чем 41 повтора. Распределение частот аллельных вариантов D1S80 является мультимодальным. Как правило, три аллельных варианта – с числом повторов 18, 24 и 31, встречаются максимально часто (суммарная частота их встречаемости составляет от 50 до 75%), несколько аллельных вариантов встречаются реже (обычно это вариант, содержащий 22, 25, 28, или 30 повторов с частотами до 11%) остальные аллели, как правило, встречаются с частотой менее 5%.

На рис. 3 в качестве примера взяты распределения частот из трех популяций, относящихся к разным антропологическим типам – европеоидному (русские Смоленска), монголоидному (якуты), и уральскому (башкиры). Как и в случае минисателлита 3’АРОВ, профили распределения частот аллельных вариантов у русских и якутов значительно отличаются друг от друга, профиль частот башкир отражает промежуточные характеристики (рисунок 3). Аллель 24 преобладает в европеоидных популяциях восточных славян, аллель 18 - в монголоидных популяциях калмыков и якутов. Частота аллеля 18 в популяции якутов в 1,3 раза выше, чем в популяциях русских, а частота аллеля 24 – в 1,5 раза меньше. Что касается аллеля 31, то в европеоидных популяциях его частота находится на низком уровне, для монголоидов характерны средние значения частоты, а максимальная обнаружена в популяциях Волго-Уральского региона. Спектр аллелей в европеоидных, монголоидных и уральских популяциях имеет общие максимумы, однако изменение частоты отдельных аллелей бывает настолько значимо, что меняет модальность распределения частот аллельных вариантов. Например, аллельный вариант 36 в популяции калмыков имеет частоту 9%, в популяции башкир Белорецкого района 7,5%; аллельный вариант 29 в популяции мордва-эрзя имеет частоту 7%; аллельный вариант 16 в монголоидных популяциях калмыков и якутов имеет частоты 10% и 8% соответственно, в популяциях башкир Белорецкого и Абзелиловского районов 4%.

Уровень наблюдаемой гетерозиготности минисателлита D1S80 оказался еще выше, чем в случае минисателлита 3’APOB; в популяции башкир Белорецкого района значение гетерозиготности достигает 0,95, наименьшее значение гетерозиготности выявлено у украинцев Киева - 0,69. Распределения частот генотипов минисателлита D1S80 соответствует ожидаемому в предположении равновесия Харди-Вайнберга во всех популяциях.

Анализ статистической достоверности различий между распределениями частот аллельных вариантов минисателлита D1S80 показал статистически достоверное отличие этого распределения в популяциях разных рас. В сравнении с минисателлитом 3’АРОВ, для минисателлита D1S80 наблюдается

 Диаграмма распределения частот аллельных вариантов-2

Рисунок 3. Диаграмма распределения частот аллельных вариантов минисателлитного локуса D1S80 в популяциях народов.различной расовой принадлежности.

более сложная картина по критерию достоверности различий между популяциями.

Достоверность различий обнаружена между распределениями частот аллельных вариантов монголоидных популяций калмыков и якутов – от всех исследованных популяций, за исключением сходства распределений якутов, калмыков и башкир Белорецкого района. Распределения частот аллельных вариантов в популяциях марийцев, удмуртов, коми-пермяков также отличаются от всех исследованных популяций, однако популяции северных русских показывают высокую степень сходства с этими народами. Распределения в группе башкирских популяций обнаруживает высокую внутригрупповую гетерогенность. Большая степень гомогенности наблюдается для распределений частот аллельных вариантов среди популяций восточных славян: лишь в северных популяциях русских Ошевенского, Белой Слуды, Новгород (Парфино) обнаружены статистически достоверные различия распределений частот аллельных вариантов от таковых в ряде других восточнославянских популяций.

На графике многомерного шкалирования по данным изменчивости минисателлитного локуса D1S80 в популяциях Восточной Европы (рисунок 4) при рассмотрении первой размерности следует отметить три кластера: основная группа восточно-славянских и северо-кавкзских популяций сосредоточена в кластере слева от начала отсчета координат, группа уральских популяций удмуртов, марийцев, коми, двух групп башкир расположена справа. Третий кластер, включающий в себя монголоидные популяции калмыков и якутов, а также три группы башкир, расположен на удалении от группы уральских популяций. Исключение составляют популяции мордвы, расположенные в самой левой части графика отдельно от кластера уральских популяций, а также популяции русских Ошевенского и Белой Слуды, расположенные внутри кластера уральских популяций.

Принимая во внимание вторую размерность, можно более четко дифференцировать калмыков и якутов, а также отметить кластер трех башкирских популяций (Белорецкого, Архангельского и Стерлибашевского районов), расположенных рядом на некотором расстоянии от калмыков и якутов. Две другие группы башкир (Абзелиловского и Илишевского районов), расположены рядом друг с другом, но находятся среди уральских популяций, что согласуется с существованием среди башкир локальных антропологических вариантов – северо-западные (отличаются более европеоидными особенностями) и зауральские (более выражены монголоидные признаки) [цит. по Хуснутдиновой и соавт., 1999: Народы Поволжья и Приуралья, 1985; Кузеев, 1987]. Уральские популяции коми-пермяков, марийцев и удмуртов расположены рядом, при этом коми-пермяки расположены в непосредственной близости к восточнославянским популяциям. Особое положение русских Ошевенского и Белой Слуды среди уральских популяций может быть обусловлено отражением в изменчивости минисателлита D1S80 особенностей их этнической истории.

Детальный анализ митотипов мтДНК и гаплотипов микросателлитных маркеров Y-хромосомы, проведенный другими исследователями в популяции русских с.Ошевенское Архангельской области, выявил наличие вариантов, характерных для финно-угорских популяций. Сопоставление исторических фактов с результатами этих исследований объясняет особенности расположения популяций русских Архангельской области на графике многомерного шкалирования минисателлитного локуса D1S80.

Несмотря на менее четкую дифференцировку популяций Восточной Европы, ограничивающуюся соответствием антропологической и лингвистической классификациям, в отличие от минисателлита 3’АРОВ данные изменчивости минисателлита D1S80 позволяют выявить большее число особенностей популяций, относящихся к одной народности. Детальный анализ распределения частот аллельных вариантов минисателлитов 3’АРОВ и D1S80 позволяет предположить, что наибольший вклад в дифференцировку популяций вносят мажорные аллельные варианты этих маркеров. В случае многомерного

 График многомерного шкалирования изменчивости минисателлитного-3 Рисунок 4. График многомерного шкалирования изменчивости минисателлитного локуса D1S80 в популяциях Восточной Европы.

Сокращения: Ош – Ошевенское, Х – Холмогоры, Ко – Кострома, Н – Новгород, БСлуда – Белая Слуда, К – Курск, Ка – кубанские казаки, Л – Львов, Ки – Киев, М - Мядель, П – Пинск, Бо – Бобруйск, Ш – адыгейцы-шапсуги, АП – адыгейцы черноморского побережья, АГ - адыгейцы горных районов, башкиры БашкАр – Архангельского района, БашкИ – Илишевского района, БашкБ – Белорецкого района, БашкСт – Стерлибашевского района, БашкАб – Абзелиловского района Республики Башкирия.

шкалирования матрицы генетических расстояний каждого из исследованных минисателлитов, уральские популяции расположены между европеоидными и монголоидными, что является наглядным отображением их расово-диагностических свойств.

Результаты исследования популяций по каждому из исследованных минисателлитных ДНК-маркеров показывают высокое сходство между европеоидными популяциями русских, украинцев, белорусов, адыгейцев, абхазов, черкесов как друг с другом, так и с европейскими популяциями, и сходство между монголоидами – калмыками, якутами и юго-восточными монголоидными популяциями. Популяции Уральского региона занимают промежуточное положение между монголоидами и европеоидами, за исключением популяций мордвы, расположенных среди европеоидных популяций, что согласуется с антропологическими данными, характеризующими популяции мордвы как уральские народы с минимальной долей монголоидного компонента. Популяция башкир также обладает характеристиками, близкими к другим уральским популяциям, однако при рассмотрении нескольких башкирских популяций (на примере минисателлита D1S80) можно отметить наличие двух разных вариантов полиморфизма у башкир: один из вариантов ближе к таковому для европеоидных популяций, а другой – для монголоидных.

Изменчивость каждого из изученных нами маркеров D1S80 и 3’APOB в популяциях Восточной Европы достаточно хорошо согласуется с картиной, полученной в ходе анализа антропологических данных, а также с историко-этнографическими данными. Результаты анализа маркеров ДНК других типов представляют сходную дифференцировку популяций Восточной Европы. К отдельным особенностям минисателлитного маркера 3’АРОВ следует отнести хорошее подразделение популяций индо-европейской и северо-кавказской лингвистических семей. Использование минисателлитного маркера D1S80, наряду с расово-диагностическими свойствами, позволяет отобразить особенности эволюционной траектории отдельных популяций. Например, среди популяций восточных славян удается выделить те, в которых более выражен финно-угорский компонент (северные русские Архангельской области).

Филогенетические взаимосвязи популяций Восточной Европы по данным изменчивости мультиаллельных локусов DM, DRPLA, SCA1, D1S80, 3AРОB.

Для повышения надежности анализа филогенетических взаимосвязей популяций Восточной Европы наряду с минисателлитными маркерами 3’АРОВ и D1S80 были взяты в анализ изученные ранее в лаборатории микросателлитные маркеры ДНК, обладающие структурой тандемных повторов, и позволяющие достаточно четко дифференцировать популяции, а именно микросателлиты DM, DRPLA, SCA1 [Popova et el., 2001; Сломинский и соавт., 2000; Попова и др., 2002]. Совместный анализ изученных локусов проведен в этнических группах адыгейцев, русских, белорусов, объединенных популяций украинцев, башкир, а также в популяциях калмыков и якутов. График многомерного шкалирования в этнических группах Восточной Европы представлен на рисунке 5. Принимая во внимание первую размерность можно отметить, что популяции европеоидов достаточно плотно сгруппированы друг с другом, в то время как монголоидные популяции – калмыки и якуты – характеризуются значительной удаленностью от европеоидов. Уральские популяции башкир и коми расположены между европеоидами и монголоидами, в непосредственной близости от кластера европеоидов. Наиболее удаленной от

 График многомерного шкалирования по данным изменчивости мини- и-4

Рисунок 5. График многомерного шкалирования по данным изменчивости мини- и микросателлитных локусов DM, DRPLA, SCA1, D1S80, 3’AРОB в этнических группах Восточной Европы.

Сокращения: Ук – объединенная выборка украинских популяций, Н – Новгород, К – Курск, Х – Хойники, Гр – Гродно, П – Пинск, Б – Бобруйск.

основного кластера является популяция якутов, популяция калмыков расположена ближе к основному кластеру, еще ближе к европеоидным популяциям расположена популяция башкир. Популяции русских, украинцев и белорусов образуют единый кластер, внутри которого находятся популяция шапсугов. Вторая размерность позволяет дифференцировать популяции башкир и коми, а также выделить популяцию адыгейцев-шапсугов и локальные группы восточнославянских популяций. Так, среди восточных славян выделяются северные популяции русских – Ошевенское, Холмогоры, Кострома, отдаленные от основного кластера европеоидов даже больше, чем популяция адыгейцев-шапсугов.

Использование кластерного анализа в отношении мультиаллельных локусов DM, DRPLA, SCA1, D1S80, 3’AРОB также позволяет наглядно классифицировать популяции. Полученные с использованием двух разных методов многомерной статистики: многомерного шкалирования и кластерного анализа картины взаимосвязей между популяциями подобны друг другу, что говорит о стабильности картин филогенетических взаимосвязей, и надежности дифференцировки популяций на основании пяти гипервариабельных маркеров ДНК. Следует отметить, что взаиморасположение основных кластеров народов разных рас (европеоидный, монголоидный, кластер уральских популяций) по сравнению с представленной ранее картиной для минисателлитов 3’APOB и D1S80 практически не изменяется.

ВЫВОДЫ

  1. Дана характеристика аллельного и генотипического разнообразия популяций восточно-европейского региона по гипервариабельным минисателлитным маркерам 3’APOB (27 популяций, 2400 человек) и D1S80 (33 популяции, 2860 человек). Обнаружен высокий уровень полиморфизма и гетерозиготности данных маркеров в изученных популяциях.
  2. Показаны расово-диагностические свойства минисателлитных маркеров 3’АРОВ и D1S80 в пределах территории Северной Евразии. С помощью многомерного статистического анализа выявлено разделение изученных популяций на отдельные кластеры европеоидов и монголоидов, между которыми находятся уральские популяции, содержащие в различной пропорции компоненты этих рас.
  3. Установлено, что изменчивость данных маркеров в популяциях позволяет дифференцировать не только популяции разных рас, но и близкородственные, относящиеся к одной этнической группе. Кроме того, показано, что при многомерном статистическом анализе полиморфизма минисателлита 3’APOВ хорошо подразделяются европеоидные популяции, относящиеся к индо-европейской и северо-кавказской лингвистическим семьям, в случае минисателлита D1S80 среди популяций восточных славян удается выделить те, в которых более выражен финно-угорский компонент (северные русские Архангельской области).
  4. Филогенетические взаимосвязи популяций Восточной Европы исследовали с привлечением данных о полиморфизме микросателлитных маркеров DM, DRPLA, SCA1. Анализ изменчивости пяти гипервариабельных маркеров ДНК DM, DRPLA, SCA1, D1S80, 3’AРОB у народов Восточной Европы обнаружил принципиальное сходство полученной филогенетической картины с результатами анализа каждого из двух изученных минисателлитных маркеров в отдельности, что является подтверждением их эффективности и дифференцирующих свойств.
  5. Полученные с помощью минисателлитных маркеров 3’АРОВ и D1S80 картины дифференцировки популяций, их кластеризация на графиках многомерного шкалирования согласуется с этнической историей, а также итогами антропологических и лингвистических исследований. Результаты подтверждают высокий потенциал и перспективность минисателлитных маркеров 3’AРОB и D1S80 для исследования эволюционной траектории популяций.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации:

  1. Лимборская С.А., Вербенко Д.А., Хрунин А.В., Сломинский П.А. Этническая геномика народонаселения Восточно-европейского региона. В кн. "Молекулярный полиморфизм человека: индивидуальное разнообразие биомакромолекул" / Под ред. чл-корр. РАН С.Д.Варфоломеева. – М:, Изд.-полиграф.комплекс РУДН, 2007, c 707-749.
  2. Вербенко Д.А., Лимборская С.А. Гипервариабельные минисателлитные маркеры ДНК человека: локус D1S80 в исследовании популяций. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология, 2008, №2, с. 3-11.
  3. Verbenko D.A., Kekeeva T.V., Pogoda T.V., Khusnutdinova E.K., Mikulich A.I., Kravchenko S.A., Livshits L.A., Bebyakova N.A., Limborska S.A. Allele Frequencies for D1S80 (pMCT118) locus in some East European populations. Journal of Forensic Science, 2003. Vol. 48, N1. pр.207-208.
  4. Verbenko D.A., Pogoda T.V., Spitsyn V.A., Bets L.V., Pocheshkhova E.A., Balanovskaya E.V., Bebyakova N.A., Ivanov V.P., Abolmasov N.N., Tarskaia L.A., Sorensen M.V., Limborska S.A. Apolipoprotein B 3’-VNTR polymorphism in Eastern European populations. European Journal of Human Genetics, 2003. Vol.11, N6 pр.444-451.
  5. Verbenko D.A., Pocheshkhova E.A., Balanovskaya E.V., Marshanija E.Z., Kvitzinija P.K., Limborska S.A. Polymorphisms of D1S80 and 3’APOB minisatellite loci in Northern Caucasus Populations. Journal of Forensic Science, 2004. Vol. 50, N1, рр. 180-182.
  6. Limborska S.A., Slominsky P.A., Nurbaev S.D, Shadrina M.A., Popova S.N., Belyaeva O.V., Pogoda T.V., Balanovsky O.P., Verbenko D.A., Khusnutdinova E.K., Spitsyn V.A., Mikulich A.I. East European Lowland as an area of long-time interaction between Caucasoid and Mongoloid peoples. Human Evolution, 2004. Vol 19, N3. pp. 203-215
  7. Verbenko DA, Knjazev AN, Mikulich AI, Khusnutdinova EK, Bebyakova NA, Limborska SA. Variability of the 3APOB Minisatellite Locus in Eastern Slavonic Populations. Human Heredity, 2005. Vol. 60, pp.10-18.
  8. Verbenko D.A., Slominsky P.A., Spitsyn V.A., Bebyakova N.A., Khusnutdinova E.K., Mikulich A.I., Tarskaia L.A., Sorensen M.V., Ivanov V.P., Bets L.V., Limborska S.A. Polymorphisms at locus D1S80 and other hypervariable regions in the analysis of Eastern European ethnic group relationships. Annals of Human Biology, 2006. Vol. 33, N5-6, pp.570-584.

Таблица 2. Частоты встречаемости аллелей минисателлитного локуса 3’АРОВ

Число тандемных повторов Русские Белорусы
Смоленск Холмогоры Ошевенск Белая Слуда Курск Новгород Кострома Казаки Хойники Несвиж Гродно Бобруйск Пинск Мядель
24 0,011
25 0,006 0,013
27 0,005
28 0,037 0,006
29 0,007 0,012
30 0,049 0,088 0,097 0,054 0,114 0,062 0,088 0,069 0,065 0,032 0,035 0,043 0,086 0,058
31 0,007 0,011 0,023 0,021 0,006
32 0,076 0,053 0,035 0,054 0,074 0,091 0,044 0,054 0,011 0,063 0,035 0,011 0,070 0,078
33 0,006
34 0,228 0,237 0,201 0,250 0,239 0,244 0,281 0,246 0,239 0,190 0,268 0,266 0,180 0,266
35 0,005 0,009 0,007 0,006 0,011
36 0,380 0,403 0,444 0,392 0,375 0,381 0,381 0,392 0,380 0,381 0,407 0,340 0,391 0,286
37 0,007 0,008
38 0,044 0,044 0,042 0,040 0,028 0,051 0,006 0,039 0,054 0,056 0,035 0,048 0,023 0,052
39 0,006 0,011
40 0,005 0,007 0,034 0,017 0,011 0,031 0,031 0,043 0,040 0,023 0,027 0,008 0,032
42 0,006 0,016 0,013
44 0,033 0,044 0,049 0,027 0,045 0,040 0,056 0,015 0,040 0,035 0,011 0,015 0,039
45 0,011 0,009 0,007 0,007 0,006 0,006 0,015 0,033 0,024 0,023 0,008
46 0,033 0,017 0,021 0,027 0,040 0,023 0,044 0,077 0,076 0,063 0,023 0,080 0,133 0,065
48 0,120 0,096 0,069 0,081 0,051 0,074 0,038 0,038 0,054 0,111 0,081 0,064 0,086 0,065
50 0,016 0,007 0,020 0,023 0,006 0,008 0,011 0,011 0,013
51
52 0,007 0,008 0,005 0,006
53 0,005
Размер выборки 92 57 72 74 88 88 80 65 46 63 43 94 64 77

Таблица 2. Частоты встречаемости аллелей минисателлитного локуса 3’АРОВ (продолжение).

Число тандемных повторов Украинцы Коми Мари Башкиры Калмыки Якуты Абхазы Черкесы Адыгейцы
Киев Львов Алчевск Пермяки Каркатаво Белорецкий Элиста Тюнгюлю Шапсуги Побережье Горные районы
24 0,008
25 0,005 0,004 0,007
27 0,002
29 0,009
30 0,057 0,076 0,064 0,092 0,025 0,059 0,008 0,101 0,142 0,066 0,075 0,124
31 0,015 0,005 0,008
32 0,066 0,054 0,046 0,026 0,078 0,100 0,093 0,099 0,013 0,027 0,018 0,060 0,036
33 0,013 0,004
34 0,226 0,261 0,318 0,342 0,246 0,375 0,436 0,545 0,291 0,264 0,341 0,324 0,284
35 0,019 0,009 0,020 0,034 0,062 0,019 0,007 0,005 0,004
36 0,387 0,359 0,355 0,368 0,507 0,392 0,186 0,094 0,304 0,270 0,312 0,284 0,333
37 0,013 0,007 0,017 0,005 0,013
38 0,028 0,033 0,027 0,040 0,085 0,033 0,025 0,021 0,108 0,067 0,070 0,073 0,085
39 0,007 0,015 0,006
40 0,009 0,011 0,018 0,016 0,006 0,007 0,002 0,002 0,004
41 0,007 0,020
42 0,033 0,009 0,016 0,007
44 0,009 0,011 0,009 0,020 0,007 0,044 0,033 0,013 0,034 0,007 0,006 0,014
45 0,021 0,008 0,008 0,038 0,020 0,009 0,015 0,014
46 0,075 0,065 0,018 0,006 0,021 0,017 0,014 0,074 0,032 0,047 0,061 0,039 0,021
47 0,002
48 0,085 0,076 0,118 0,040 0,028 0,010 0,004 0,044 0,054 0,081 0,089 0,067
49 0,013
50 0,019 0,011 0,009 0,006 0,017 0,034 0,016 0,013 0,020 0,018 0,012 0,018
51 0,009
52 0,011 0,008 0,006
53 0,005
54 0,014
Размер выборки 53 46 55 76 71 60 102 122 79 74 279 241 141

Таблица 3. Частоты встречаемости аллелей минисателлитного локуса D1S80

Число тандемных повторов Русские Белорусы Украинцы Коми Удмурты
Смоленск Холмогоры Ошевенск Белая Слуда Курск Новгород Кострома Казаки Хойники Несвиж Гродно Бобруйск Пинск Мядель Киев Львов Алчевск Пермяки М.Пурга
15 15 0,007
16 0,007 0,006 0,005 0,005 0,007 0,007 0,007
17 0,010 0,007 0,005 0,012 0,007 0,007
18 0,245 0,280 0,301 0,292 0,210 0,227 0,255 0,227 0,182 0,209 0,279 0,247 0,208 0,243 0,204 0,284 0,232 0,351 0,229
19 0,014 0,007 0,006 0,005 0,007 0,020 0,029
20 0,029 0,017 0,020 0,021 0,017 0,017 0,052 0,008 0,018 0,030 0,023 0,011 0,014 0,013 0,021 0,030 0,036 0,007
21 0,010 0,009 0,048 0,034 0,031 0,016 0,018 0,007 0,026 0,014 0,034 0,028 0,015 0,036 0,006
22 0,083 0,042 0,055 0,035 0,046 0,035 0,078 0,055 0,091 0,060 0,035 0,058 0,062 0,054 0,078 0,037 0,061 0,013 0,036
23 0,010 0,017 0,021 0,029 0,026 0,009 0,026 0,007 0,014 0,007 0,006
24 0,378 0,390 0,260 0,243 0,392 0,308 0,318 0,406 0,418 0,381 0,302 0,363 0,333 0,311 0,366 0,291 0,354 0,331 0,229
25 0,025 0,017 0,048 0,069 0,051 0,093 0,037 0,086 0,055 0,104 0,046 0,053 0,055 0,034 0,056 0,060 0,073 0,058 0,107
26 0,005 0,025 0,007 0,014 0,023 0,010 0,039 0,009 0,045 0,023 0,011 0,021 0,020 0,014 0,007 0,036 0,013
27 0,015 0,007 0,021 0,011 0,006 0,005 0,007 0,012 0,016 0,021 0,021
28 0,078 0,068 0,089 0,049 0,051 0,081 0,068 0,047 0,064 0,052 0,046 0,037 0,083 0,074 0,063 0,082 0,049 0,097 0,079
29 0,010 0,009 0,014 0,027 0,028 0,012 0,021 0,036 0,007 0,046 0,042 0,021 0,020 0,042 0,015 0,049 0,020 0,071
30 0,025 0,034 0,014 0,027 0,017 0,023 0,023 0,016 0,021 0,007 0,015 0,012 0,007
31 0,069 0,059 0,089 0,125 0,062 0,111 0,063 0,070 0,055 0,097 0,046 0,069 0,122 0,063 0,104 0,061 0,071 0,164
32 0,020 0,007 0,011 0,006 0,005 0,012 0,021 0,014 0,007
33 0,017 0,007 0,011 0,009 0,035 0,007 0,006
34 0,009 0,006 0,005 0,011 0,021 0,007
35 0,006 0,018 0,035 0,007 0,007
36 0,005 0,009 0,007 0,006 0,006 0,015 0,009 0,005 0,007 0,007 0,022 0,007
37 0,007 0,017 0,017 0,010 0,015 0,012 0,014 0,020 0,007 0,007 0,014
40 0,014 0,058 0,015 0,007 0,006
41 0,012 0,012 0,007
>41 0,005 0,007 0,009
Размер выборки 102 59 73 72 88 86 96 64 55 67 43 95 72 74 71 67 41 77 70

Таблица 3. Частоты встречаемости аллелей минисателлитного локуса D1S80 (продолжение).

Число тандемных повторов Мордва Мари Башкиры Калмыки Якуты Абхазы Черкесы Адыгейцы
Эрзя Мокша Каркатаво Илишевский Стерлибашевский Архангельский Белорецкий Абзелиловский Элиста Тюнгюлю Шапсуги Побережье Горные районы
15 15 0,005 0,007
16 0,012 0,017 0,024 0,042 0,038 0,101 0,079 0,006 0,020 0,005 0,019
17 0,008 0,017 0,005 0,003 0,004 0,007
18 0,198 0,140 0,297 0,220 0,333 0,316 0,300 0,312 0,226 0,318 0,262 0,227 0,262 0,267 0,228
19 0,008 0,017 0,010 0,033 0,013 0,003
20 0,005 0,017 0,030 0,010 0,002
21 0,035 0,023 0,005 0,024 0,033 0,014 0,008 0,006 0,013 0,016 0,004 0,020
22 0,046 0,035 0,016 0,025 0,083 0,041 0,067 0,063 0,028 0,031 0,040 0,036 0,046 0,041
23 0,025 0,010 0,008 0,012 0,020 0,012 0,004 0,007
24 0,360 0,395 0,276 0,280 0,202 0,194 0,133 0,300 0,202 0,227 0,372 0,340 0,350 0,399 0,376
25 0,035 0,093 0,057 0,068 0,059 0,051 0,025 0,025 0,010 0,017 0,073 0,067 0,067 0,057 0,062
26 0,012 0,012 0,005 0,012 0,010 0,031 0,027 0,016 0,015 0,031
27 0,025 0,005 0,004 0,024 0,020 0,016 0,008 0,007
28 0,081 0,081 0,120 0,119 0,071 0,051 0,108 0,075 0,091 0,058 0,098 0,073 0,067 0,053 0,076
29 0,070 0,058 0,052 0,042 0,059 0,071 0,033 0,038 0,043 0,066 0,055 0,087 0,055 0,050 0,059
30 0,058 0,012 0,005 0,008 0,082 0,042 0,025 0,053 0,012 0,0061 0,007 0,009 0,004 0,021
31 0,081 0,105 0,115 0,076 0,059 0,122 0,083 0,012 0,077 0,128 0,024 0,013 0,067 0,046 0,059
32 0,012 0,002
33 0,012 0,004
34 0,010 0,013
35 0,008
36 0,023 0,042 0,051 0,036 0,020 0,075 0,025 0,091 0,033 0,016 0,008
37 0,012 0,012 0,005 0,017 0,024 0,010 0,025 0,038 0,005 0,007 0,003
38 0,005
39 0,008 0,012
40 0,008
41 0,012
>41 0,007 0,006
Размер выборки 43 43 96 59 42 49 60 40 104 121 82 75 290 238 145


 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.