Молекулярно-генетический анализ полиморфизмов гена XRCC 1 у детей коренного и пришлого населения Кемеровской области

Тимофеева Анна Александровна; Минина Варвара Ивановна; Дружинин Владимир Геннадьевич; Ларионов Алексей Викторович

Экология и здоровье матери и ребенка

УДК: 577.213

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЛИМОРФИЗМОВ ГЕНА XRCC1 У ДЕТЕЙ КОРЕННОГО И ПРИШЛОГО НАСЕЛЕНИЯ

КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

1 Кемеровский государственный университет 2 Институт экологии человека СО РАН, г. Кемерово

Поступила в редакцию 16.09.2011

Проведено исследование полиморфизмов гена XRCC1Arg194Trp, Arg280His и Arg399Gln в двух

этнических группах Кемеровской области (шорцы, русские). Частоты встречаемости минорных

аллелей His и Gln гена XRCC1 соответствуют данным, полученным для монголоидов, и

согласуются с данными, полученными для группы русских Кемеровской области. Частота

встречаемости минорного аллеля Trp гена XRCC1Arg194Trp в группе шорцев меньше значений,

характерных для монголоидов (в различных популяциях мира) и сопоставима с частотой

встречаемости этого аллеля в группе русских Кемеровской области. КлЮчевые слова: генетический полиморфизм, шорцы, русские

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 cross-complementing group 1) относится к регулятор-ным белкам репарации, не имеет ферментативной активности, но осуществляет координационную функцию. XRCC1 взаимодействует с поли-АДФ полимеразой, ДНК-лигазой 3, ДНК-полимеразой в, APE1 [12]. В ряде исследований установлена связь полиморфизма гена XRCC1 с увеличением чувствительности к мутагенам, которое проявляется, в том числе в

Тимофеева Анна Александровна, аспирантка. E-mail: [email protected]

Минина Варвара Ивановна, кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики, старший научный сотрудник. E-mail: [email protected] Дружинин Владимир Геннадьевич, доктор биологических наук, заведующий кафедрой генетики. E-mail:[email protected] Ларионов Алексей Викторович, аспирант

увеличении хроматидных аберраций и сестринских хроматидных обменов [11, 12]. К числу наиболее изученных полиморфизмов гена XRCC1 относятся: XRCC1 Argl94Trp, XRCC1 Arg280His, XRCC1 Arg399Gln. Замена XRCC1 Arg194Trp располагается в гидрофобном регионе белка, между доменом, взаимодействующим с ДНК-полимеразой ß 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

1653

области, 28 человек проживает с. Красное Ленинск-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-№), с последующим получением лейковзвеси. Выделение ДНК из этого биологического материала проводили методом фенол-хлороформной экстракции [8]. Образцы ДНК растворяли в 10 тМ Тп8/1 ЕБТЛ, рН 8,0 и хранили при -20оС. Для типирования полиморфизмов в гене ХЯСС1: Ат%194Тгр, ХЯСС1 Arg280His, ХЯСС1 А^39901п использовали коммерческую тест-систему «8№-ехрге88» (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 х2 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 [7].

Результаты и обсуждение. В изученных выборках детей распределения частот аллелей и генотипов изученных полиморфных маркеров не имели отклонений от равновесия Хар-ди-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)3d 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; ар<0,0001(х2=36,22) отличие частоты встречаемости гетерозигот в группе шорцев от частоты встречаемости гетерозигот в группе монголоидов (Тайвань); ь р<0,0001(х2=54,64) отличие частоты встречаемости гомозигот по аллелю дикого типа в группе шорцев от частоты встречаемости в группе монголоидов (Тайвань); с р<0,05 (х2=9,31), отличие частоты встречаемости генотипа ХЯССГ Тгр194Тгр в группе шорцев от частоты встречаемости данного генотипа в группе монголоидов (Тайвань); а р<0,05 (х2=4,58) отличие частоты встречаемости гетерозигот в группе шорцев от частоты встречаемости гетерозигот в группе европеоидов (Норвегия); е р<0,0001 (х2 =51,11) отличие частоты встречаемости генотипа ХЯССГ А^194А^ в группе европеоидов КО от частоты встречаемости данного генотипа в группе монголоидов; f р<0,0001 (х2 =36,51), отличие частоты встречаемости гетерозигот в группе европеоидов КО от частоты встречаемости гетерозигот в группе монголоидов

Частоты генотипов гена ХЯССГ А^194Тгр в группе шорцев не согласуются с данными, полученными для монголоидов (например, китайцев и жителей Тайваня). У шорцев снижена частота встречаемости минорного аллеля Тгр (7,7%), тогда как в группах сравнения она составила 28,8% и 24,5%. Распределение частот встречаемости генотипов гена

ХЯСС1 А^194Тгр 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 ХЯСС1 А^194Тгр.

1654

Экология и здоровье матери и ребенка Таблица 2. Полиморфизм гена ХЯСС1 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 1

N=114 97 (85,09)с 17 (14,91d) 0 0,075 русские КО [СД 1

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 1 9 180 (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: ар<0,05 (х =5,07), отличие частоты встречаемости генотипа XRCC1 Arg280Arg в группе шорцев от частоты встречаемости данного генотипа в группе европеоидов (Норвегия); ьр<0,01 (х2=6,82), отличие частоты встречаемости гетерозигот в группе шорцев от частоты встречаемости гетерозигот в группе европеоидов Норвегии и США; ><0,05 (х2=5,53), отличие частоты встречаемости генотипа XRCC1 Arg280Arg в группе европеоидов КО от частоты встречаемости данного генотипа в группе европеоидов (Норвегия); ><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 генаXRCC1 Arg399Gln в различных этнических группах

Примечание: ар<0,01 (х=8,19), отличие частоты встречаемости генотипа XRCC1 Arg399Arg в группе шорцев от частоты встречаемости данного генотипа в группе европеоидов (Норвегия); ьр<0,05 (х2=4,65), отличие частоты встречаемости генотипа XRCC1 Gln399Gln в группе шорцев от частоты встречаемости данного генотипа в группе европеоидов (Норвегия); ср <0,05 (х2=5,43), отличие частоты встречаемости генотипа ХКСС1 А^399А^ в группе шорцев от частоты встречаемости данного генотипа в группе европеоидов (Ирландия)

Объем выборки Генотип (%) Частота минорного аллеля Популяция

Arg / Arg Arg / Gln Gln/ Gln q (Gln)

N=129 69 (53,49)ас 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]

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 научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» № 16.512.11.2062; грантом РФФИ, 10-04-00497-а

1655

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Ferguson, H.R. No Association between hOGGl, 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

2. 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.

3. 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.

4. 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. 411417.

5. 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.

6. Metsola, K. XRCC1 and XPD genetic polymorphisms, smoking and breastcancer risk in a Finnish case-control study / K. Metsola, V. Kataja, P. Sillan-paa et al. //. Breast Cancer Research. 2005. V. 7. P. 987-997.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Thompson, L.H. XRCC1 keeps DNA from getting stranded / L.H. Thompson, M.G. West // Mutat. Res. 2000. P. 1-18.

13. Wood, R.D. Human DNA repair genes / R.D. Wood, M. Mitchell, T. Lindahl // Mutat. Res. 2005. V. 577. P. 275-283.

14. 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.

MOLECULAR-GENETIC ANALYSIS OF GENE XRCC1 POLYMORPHISMS AT CHILDREN OF NATIVE AND ALIEN POPULATION IN KEMEROVO OBLAST

1 Kemerovo State University 2 Institutes of Human Ecology SB RAS, Kemerovo

Analyses of gene polymorphisms XRCC1Arg194Trp, Arg280His h Arg399Gln in two ethnic groups of Kemerovo oblast (shorts, Russians). Frequencies of occurrence minor alleles His and Gln gene XRCC1 correspond to the data received for Mongoloids, and will be coordinated with the data received for group of Russians in Kemerovo oblast. Frequency of occurrence minor allele Trp gene XRCC1Arg194Trp in shortsgroup is less than values, characteristic for Mongoloids (in various populations of the world) also is comparable to frequency of occurrence of it allele in group of Russians in Kemerovo oblast.

Key words: genetic polymorphism, shorts, Russians

Anna Timofeeva, Post-graduate Student. E-mail: [email protected] Varvara Minina, Candisate of Biology, Associate Professor at the Genetic Department, Senior Research Fellow. E-mail: [email protected] Vladimir Druzhinin, Doctor of Biology, Head of the Genetic Department. E-mail:[email protected] Aleksey Larionov, Post-graduate Student

1656

MOLECULAR-GENETIC ANALYSIS OF GENE XRCC1 POLYMORPHISMS AT CHILDREN OF NATIVE AND ALIEN POPULATION IN KEMEROVO OBLAST

Текст научной работы на тему «Молекулярно-генетический анализ полиморфизмов гена XRCC 1 у детей коренного и пришлого населения Кемеровской области»