Молекулярно-генетический анализ полиморфизмов гена XRCC 1 у детей коренного и пришлого населения Кемеровской области
Автор: Тимофеева Анна Александровна, Минина Варвара Ивановна, Дружинин Владимир Геннадьевич, Ларионов Алексей Викторович
Рубрика: Экология и здоровье матери и ребенка
Статья в выпуске: 1-7 т.13, 2011 года.
Бесплатный доступ
Проведено исследование полиморфизмов гена XRCC 1 Arg 194 Trp, Arg 280 His и Arg 399 Gln в двух этнических группах Кемеровской области (шорцы, русские). Частоты встречаемости минорных аллелей His и Gln гена XRCC 1 соответствуют данным, полученным для монголоидов, и согласуются с данными, полученными для группы русских Кемеровской области. Частота встречаемости минорного аллеля Trp гена XRCC 1 Arg 194 Trp в группе шорцев меньше значений, характерных для монголоидов (в различных популяциях мира) и сопоставима с частотой встречаемости этого аллеля в группе русских Кемеровской области.
Генетический полиморфизм, шорцы, русские
Короткий адрес: https://sciup.org/148100695
IDR: 148100695
Текст научной статьи Молекулярно-генетический анализ полиморфизмов гена XRCC 1 у детей коренного и пришлого населения Кемеровской области
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 [14].
Считается, что большинство повреждений ДНК удаляется белками эксцизионной репарации оснований (base excision repair, BER). Одним из генов, кодирующих ферменты BER, является ген XRCC1. XRCC1 (x-ray crosscomplementing group 1) относится к регуляторным белкам репарации, не имеет ферментативной активности, но осуществляет координационную функцию. XRCC1 взаимодействует с поли-АДФ полимеразой, ДНК-лигазой 3, ДНК-полимеразой β, APE1 [12]. В ряде исследований установлена связь полиморфизма гена XRCC1 с увеличением чувствительности к мутагенам, которое проявляется, в том числе в
Ларионов Алексей Викторович, аспирант увеличении хроматидных аберраций и сестринских хроматидных обменов [11, 12]. К числу наиболее изученных полиморфизмов гена XRCC1 относятся: XRCC1 Arg194Trp, XRCC1 Arg280His, XRCC1 Arg399Gln. Замена XRCC1 Arg194Trp располагается в гидрофобном регионе белка, между доменом, взаимодействующим с ДНК-полимеразой β и ADPRT-взаимодействующим доменом [9]. Имеются данные о повышении риска раковых заболеваний у носителей фенотипа дикого типа XRCC1 Arg194Arg [2, 3]. В ряде исследований была также выявлена связь полиморфизмов гена XRCC1 Arg280His и XRCC1 Arg 399Gln c увеличением риска возникновения онкологических заболеваний у носителей мутантных аллелей. Особый интерес приобретает изучение полиморфных генетических маркеров у жителей экологически неблагополучных регионов, т.к. остаётся неясной причина межэтнических отличий процессов адаптации у коренного и пришлого населения при условии однотипной нагрузки.
Цель исследования: анализ полиморфизма генотипов гена репарации ДНК XRCC1 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, 28 человек проживает с. Красное Ле-нинск-Кузнецкого района и 38 в с. Пача Яш-кинского района Кемеровской области).
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 [8]. Образцы ДНК растворяли в 10 mM Tris/1 EDTA, pH 8,0 и хранили при –20oC. Для типирования полиморфизмов в гене XRCC1: Arg194Trp, XRCC1 Arg280His, XRCC1 Arg399Gln 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% 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. [7].
Результаты и обсуждение. В изученных выборках детей распределения частот аллелей и генотипов изученных полиморфных маркеров не имели отклонений от равновесия Харди-Вайнберга. Полученные в результате проведенного исследования значения частот аллелей и генотипов у шорцев и русских в сравнении с данными литературы представлены в таблицах 1, 2 и 3.
Таблица 1. Полиморфизм гена XRCC1 Arg194Trp в различных этнических группах
|
Объем выборки |
Генотип n (%) |
Частота минорного аллеля |
Группа |
||
|
Arg/ Arg |
Arg /Trp |
Trp / Trp |
q (Trp) |
||
|
N=142 |
120 (84,51)b |
22 (15,49)аd |
0c |
0,077 |
шорцы КО [СД ] |
|
N=120 |
103 (85,83)e |
16 (13,33)f |
1 (0,83) |
0,075 |
русские КО [СД ] |
|
N=405 |
368 (90,86) |
35 (8,64) |
2 (0,49) |
0,048 |
увропеоиды (Норвегия) [14] |
|
N=315 |
275 (87,30) |
40 (13,70) |
0 |
0,063 |
увропеоиды (Италия) [5] |
|
N=524 |
259 (49,40) |
228 (43,50) |
37 (7,10) |
0,288 |
монголоиды (Тайвань) [4] |
|
N=102 |
57 (55,88) |
40 (39,22) |
5(4,90) |
0,245 |
монголоиды (Китай) [4] |
Примечание : здесь и далее: КО – Кемеровская область; СД – собственные данные; аp<0,0001(χ2=36,22) отличие частоты встречаемости гетерозигот в группе шорцев от частоты встречаемости гетерозигот в группе монголоидов (Тайвань); b p<0,0001(χ2=54,64) отличие частоты встречаемости гомозигот по аллелю дикого типа в группе шорцев от частоты встречаемости в группе монголоидов (Тайвань); c p<0,05 (χ2=9,31), отличие частоты встречаемости генотипа XRCC1 Trp194Trp в группе шорцев от частоты встречаемости данного генотипа в группе монголоидов (Тайвань); d p<0,05 (χ2=4,58) отличие частоты встречаемости гетерозигот в группе шорцев от частоты встречаемости гетерозигот в группе европеоидов (Норвегия); e p<0,0001 (χ2 =51,11) отличие частоты встречаемости генотипа XRCC1 Arg194Arg в группе европеоидов КО от частоты встречаемости данного генотипа в группе монголоидов; f p<0,0001 (χ2 =36,51), отличие частоты встречаемости гетерозигот в группе европеоидов КО от частоты встречаемости гетерозигот в группе монголоидов
Частоты генотипов гена XRCC1 Arg194Trp в группе шорцев не согласуются с данными, полученными для монголоидов (например, китайцев и жителей Тайваня). У шорцев снижена частота встречаемости минорного аллеля Trp (7,7%), тогда как в группах сравнения она составила 28,8% и 24,5%. Распределение частот встречаемости генотипов гена
XRCC1 Arg194Trp в группе русских сопоставимы с данными, полученными для представителей белой расы (европеоиды). При сравнении представителей коренного (шорцы) и пришлого (русские) населения Кемеровской области не было выявлено статистически значимых отличий в распределении частот встречаемости генотипов гена XRCC1 Arg194Trp .
Таблица 2. Полиморфизм гена XRCC1 Arg280His в различных этнических группах
|
Объем выборки |
Генотип (%) |
Частота минорного аллеля |
Популяция |
||
|
Arg / Arg |
Arg / His |
His / His |
q (His) |
||
|
N=143 |
123 (86,01)a |
20 (13,00)b |
0 |
0,070 |
шорцы КО [СД ] |
|
N=114 |
97 (85,09)с |
17 (14,91d) |
0 |
0,075 |
русские КО [СД ] |
|
N=377 |
350 (92,84) |
24(6,37) |
3(0,80) |
0,040 |
европеоиды (Норвегия) [14] |
|
N=479 |
406 (84,80) |
70 (14,60) |
3(0,60) |
0,079 |
европеоиды (Финляндия) [6] |
|
N=195 |
180 (92,31) |
13(6,67) |
2(1,03) |
0,044 |
европеоиды (США) [10] |
|
N=120 |
95(79,20) |
23 (19,20) |
2(1,60) |
0,113 |
монголоиды (Тайвань) [4] |
|
N=172 |
137 (79,70) |
35 (20,30) |
0 |
0,102 |
монголоиды (Корея) [4] |
Примечание : аp<0,05 (χ2=5,07), отличие частоты встречаемости генотипа XRCC1 Arg280Arg в группе шорцев от частоты встречаемости данного генотипа в группе европеоидов (Норвегия); bp<0,01 (χ2=6,82), отличие частоты встречаемости гетерозигот в группе шорцев от частоты встречаемости гетерозигот в группе европеоидов Норвегии и США; cp<0,05 (χ2=5,53), отличие частоты встречаемости генотипа XRCC1 Arg280Arg в группе европеоидов КО от частоты встречаемости данного генотипа в группе европеоидов (Норвегия); dp<0,05 отличие частоты встречаемости гетерозигот в группе русских КО от частоты встречаемости гетерозигот в группе европеоидов (Норвегия, США)
Распределение частот генотипов гена XRCC1 Arg280His в группе русских КО отличается от данных по частотам генотипов, полученных для групп европеоидов Норвегии и США. У русских КО повышена частота минорного аллеля His (7,5%), а в группах сравнения она составила 4,0% и 4,4%. В группе шорцев КО наблюдается сходство распределения генотипов гена XRCC1 Arg280His с группой корейцев, жителями Тайваня и статистически значимое отличие от распределений в группах европеоидов Норвегии и США. При сравнении представителей коренного и пришлого населения Кемеровской области не было выявлено статистически значимых отличий в распределении частот встречаемости генотипов гена XRCC1 Arg280His.
Таблица 3. Полиморфизм гена XRCC1 Arg399Gln в различных этнических группах
|
Объем выборки |
Генотип(%) |
Частота минорного аллеля |
Популяция |
||
|
Arg / Arg |
Arg / Gln |
Gln/ Gln |
q (Gln) |
||
|
N=129 |
69 (53,49)aс |
52 (40,31) |
8 (6,20)b |
0,264 |
шорцы КО [СД ] |
|
N=109 |
49 (44,95) |
44 (40,37) |
16 (14,68) |
0,275 |
русские КО [СД ] |
|
N=391 |
151 (38,62) |
186 (47,57) |
54 (13,81) |
0,376 |
европеоиды (Норвегия) [14] |
|
N=248 |
100 (40,32) |
115 (46,37) |
33 (13,31) |
0,365 |
европеоиды (Ирландия) [1] |
|
N=524 |
279 (53,20) |
196 (37,40) |
49 (9,40) |
0,281 |
монголоиды (Тайвань) [4] |
Примечание : аp<0,01 (χ2=8,19), отличие частоты встречаемости генотипа XRCC1 Arg399Arg в группе шорцев от частоты встречаемости данного генотипа в группе европеоидов (Норвегия); bp<0,05 (χ2=4,65), отличие частоты встречаемости генотипа XRCC1 Gln399Gln в группе шорцев от частоты встречаемости данного генотипа в группе европеоидов (Норвегия); cp <0,05 (χ2=5,43), отличие частоты встречаемости генотипа XRCC1 Arg399Arg в группе шорцев от частоты встречаемости данного генотипа в группе европеоидов (Ирландия)
Выводы: частоты генотипов гена XRCC1 Arg399Gln в группе шорцев согласуются с данными, полученными для монголоидов (например, жителей Тайваня) и статистически значимо отличаются от распределений в группах европеоидов Норвегии и Ирландии. Распределение частот встречаемости генотипов гена XRCC1 Arg399Gln в группе русских сопоставимы с данными, полученными для европеоидов Норвегии и Ирландии, а также согла- суются с данными, полученными для монголоидов. При сравнении групп шорцев и русских КО статистически значимых отличий в распределении частот генотипов гена XRCC1 Arg399Gln выявлено не было.
Работа поддержана государственным контрактом ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2007-2012 годы» № 16.512.11.2062; грантом РФФИ, 10-04-00497-а
Список литературы Молекулярно-генетический анализ полиморфизмов гена XRCC 1 у детей коренного и пришлого населения Кемеровской области
- Ferguson, H.R. No Association between hOGG1, XRCC1, and XPD polymorphisms and risk of reflux esophagitis, barrett’s esophagus, or esophageal adenocarcinoma: results from the factors influencing the barrett’s adenocarcinoma relationship case-control study/H.R. Ferguson, C.P. Wild, L.A. Anderson et al.//Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2008. V. 17 (3). P. 736-739
- Goode, E.L. Polymorphisms in DNA repair genes and associations with cancer risk/E.L. Goode, C.M. Ulrich, J.D. Potter//Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2002. V. 11. P. 1513-1530.
- Hu, J.J. Symposium overview: genetic polymorphisms in DNA repair and cancer risk/J.J. Hu, Y.W. Mohrenweiser, D.A. Bell et al.//Toxicol. Appl. Pharmacol. 2002. V. 185. P. 64-73.
- Kiffmeyer, W.R. Genetic Polymorphisms in the Hmong Population/W.R. Kiffmeyer, E. Langer, S.M. Davies et al.//Cancer. 2004. V. 100, №2. P. 411-417.
- Matullo, G. Polymorphisms/Haplotypes in DNA Repair Genes and Smoking: A Bladder Cancer Case-Control Study/G. Matullo, S. Guarrera, C. Sacerdote et al./Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2005. V. 14 (11). P. 2569-2578.
- Metsola, K. XRCC1 and XPD genetic polymorphisms, smoking and breastcancer risk in a Finnish case-control study/K. Metsola, V. Kataja, P. Sillanpaa et al.// Breast Cancer Research. 2005. V. 7. P. 987-997.
- Rodriguez, S. Hardy-Weinberg Equilibrium Testing of Ascertainment for Mendelian Randomization Studies/S. Rodriguez, T.R. Gaunt, I.N.M. Day/American Journal of Biological Epidemiology. 2009. DOI 10.1093/aje/kwn359.
- Sambrook, J. Molecular cloning: a laboratory manual (Third edition)/J. Sambrook, D.W. Russell//Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001. V.1. Chapter 6. P. 237-245.
- Shen, M.R. Nonconservative amino acid substitution variants exist at polymorphic frequency in DNA repair genes in healthy humans/M.R. Shen, I.M. Jones, H. Mohrenweiser//Cancer Res. 1998. V. 58. P. 604-608.
- Stern, M.C. DNA Repair Gene XRCC1 Polymorphisms, Smoking, and Bladder Cancer Risk/M.C. Stern, D.M. Umbach, R.M. Lunn et al.//Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2001. V. 10. P. 125-131.
- Tebbs, R.S. Requirement for the Xrcc1 DNA base excision repair gene during early mouse development/R.S. Tebbs, M.L. Flannery, J.J. Meneses et al./Dev. Biol. 1999. V. 208. P. 513-529.
- Thompson, L.H. XRCC1 keeps DNA from getting stranded/L.H. Thompson, M.G. West//Mutat. Res. 2000. P. 1-18.
- Wood, R.D. Human DNA repair genes/R.D. Wood, M. Mitchell, T. Lindahl//Mutat. Res. 2005. V. 577. P. 275-283.
- Zienolddiny, S. Polymorphisms of DNA repair genes and risk of non-small cell lung cancer/S. Zienolddiny, D. Campa, H. Lind et al./Carcinogenesis. 2006. V. 27. №. 3. P. 560-567.
