Введение к работе
Актуальность исследования.
Развитие молекулярно-генетических методов, позволяющих изучать наследственную изменчивость непосредственно на уровне ДНК, произвело настоящую революцию в популяционнои генетике. За последние несколько лет интенсивных исследований накоплен значительный материал по полиморфизму ДНК в популяциях человека. В настоящее время идет глобальное описание генофонда человечества, которое складывается из описания генофонда отдельных популяций (Cavalli-SforzaL.L.,1996). Эти сведения важны не только с точки зрения систематики. Знания о нейтральном генетическом полиморфизме делают возможной идентификацию патологических мутаций и являются основой для характеристики генетических процессов, происходящих в популяциях и формирующих параметры их генетического здоровья (Wallace D.C., 1995).
В последние годы в популяционных исследованиях широко изучается полиморфизм митохондриальной ДНК (мтДНК) - небольшой кольцевой молекулы, нуклеотидная последовательность которой была определена еще на заре молекулярной генетики (Anderson S. et al., 1981). Особенности наследования - только по материнской линии, известная генетическая карта, относительно высокая скорость мутирования по сравнению с ядерным геномом обусловили преимущества митохондриальной ДНК перед ядерными генетическими маркерами в использовании ее как инструмента популяционно-генетических исследований.
К настоящему времени в распоряжении генетиков уже есть данные о популяционном полиморфизме мтДНК во многих человеческих популяциях. Наиболее изученными в этом отношении являются народы Нового Света, Африки, Юго-Восточной Азии и Океании (Wallace D.C., 1995), а также Западной Европы (Richards М. et al., 1996). В то же время крайне мало изучен полиморфизм митохондриалыюго генома тюркоязычных народностей — одной из обширных и наиболее древних этнических групп Евразии. Исследования мтДНК коренных народов Сибири сосредоточены главным образом на
4 популяциях Крайнего Севера и Восточной Сибири. (Torroni A. et al., 1993; Shields G.F. et al.; 1993; Сукерник Р.И. и др., 1996). Народы южных и юго-западных районов Сибири, несмотря на своеобразное этногенетическое положение среди других сибирских народов, остаются мало изученными.
Исследования генетического полиморфизма в сибирских популяциях проводили в основном на небольших выборках (Малярчук Б.А. и др., 19946; Рынков СЮ. и др., 1995; Сукерник Р.И. и др., 1996). В то же время, в связи с малым эффективным размером сибирских популяций и их пространственной изоляцией, большое значение в популядиошюй динамике генных частот приобретает фактор случайного генетического дрейфа, который, в свою очередь, приводит к внутриэтнической дифференциации (Рынков Ю.Г., 1965). Таким образом, мы до сих пор не имеем достаточно четкого представления о структуре митохондриального генофонда народов Сибири.
Территориальное расположение Республики Тува вблизи очага формирования монголоидной расы и в то же время тюркоязычность тувинцев (а тюркоязычные народы в большинстве своем относятся антропологами к смешанному европеоидно-монголоидному типу) указывает на то, что эта народность сформировалась на основе различных расовых и этнических компонентов. В связи с этим характеристика полиморфизма митохондриалыюй ДНК тувинцев, а также выявление их возможной генетической дифференциации, представляют особый научный интерес.
Цель настоящей работы - изучение генетического разнообразия и дифференциации коренного населения Республики Тува на основе исследования рестрикционного и делеционно-инсерционного полиморфизма митохондриального генома.
Цель работы определила следующие задачи: 1. Изучить рестрикционный полиморфизм митохондриального генома по 7 сайтам рестрикции в главной некодирующей области и по 5 сайтам в кодирующей части мтДНК в трех субпопуляциях тувинцев.
5 2. Оценить частоту делеции и инсерции V района мтДНК и особенности их
распространения в тувинской популяции. 3. Провести анализ распространенности основных азиатско-специфичных гаплогрупп митохондриальной ДНК (А, В, С, D) среди коренного населения Тувы.
-
Оценить генетическое разнообразие и степень подразделенности тувинской популяции.
-
Определить этнические компоненты, .на основе которых сформировался митохондриальный генофонд тувинцев.
Научная новизна работы.
В работе впервые исследована изменчивость мтДНК у тувинцев -представителей тюркоязычных народностей Сибири. Это одно из первых популяционно-генетических исследований мтДНК народов России, в котором рассматриваются вопросы внутриэтнической генетической дифференциации на основе анализа нескольких репрезентативных выборок из территориально разобщенных субпопуляций одной этнической группы. Впервые для сибирских популяций проведено комплексное исследование полиморфизма мтДНК в нескольких участках: полиморфизм главной некодирующей области - D-петли, делеционно-инсерционный полиморфизм V межгенного района, полиморфизм кодирующих областей, определяющий расоспецифичные гашюгруппы мтДНК.
У тувинцев зарегистрирован делеционно-инсерционный полиморфизм V района, и показана общность происхождения делеции V района в тувинской и восточноазиатских популяциях. Установлено распространение на территории Тувы всех гаплогрупп мтДНК, характерных для ранее изученных сибирских народностей. Доказано, что в популяции тувинцев, единственной, кроме алтайцев, из сибирских популяций, встречаются все гаплотипы-основатели мтДНК коренного населения Америки. Впервые сделана попытка идентифицировать расовую и этническую специфичность отдельных линий митохондриальной ДНК. Выделены гашютипы мтДНК, указывающие на
участие древних самодийских, тюркских,- монгольских племен в этногенезе тувинцев.
Научно-практическое значение работы.
Полученные данные по полиморфизму мтДНК для ранее не исследованной в этом отношении популяции дополняют накапливающуюся информацию по структуре генофондов сибирских народов. Сведения о генетической структуре обследованной тувинской популяции важны для специалистов в разных областях медицины, изучающих митохондриальные болезни, а также исследующих взаимосвязи адаптивных генных комплексов, природных ландшафтов и параметры здоровья населения конкретных регионов. Результаты работы имеют междисциплинарное значение и могут быть использованы для сравнительного анализа популяций человека антропологами и этнографами в решении проблем эволюции человека и истории народонаселения Северной Азии.
Апробация работы.
Основные положения диссертации доложены на научной конференции «Генетика человека и патология» (Томск, 1997), на Научных чтениях, посвященных 100-легию профессора В.П. Чехова (Томск, 1997) и на межлабораторном семинаре НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН (Томск, 1998).
Публикации.
По материалам диссертации опубликованы 4 работы.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит га введения, трех глав (обзор литературы, описание материалов и методов исследования, результаты и обсуждение), заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 153 страницах и включает
7 20 таблиц и 6 рисунков. Список литературы содержит 142 источника, из них 82 зарубежных.
Обзор литературы состоит из двух разделов. В первом разделе освещаются этпоисторические данные о тувинской народности, антропологии древнего и современного населения Республики Тува, представлена общая характеристика генофонда тувинцев на основе исследований биохимических маркеров, демографии и фамильного состава. Во втором разделе описаны основные особенности структурно-функциональной организации мтДНК, приведен обзор результатов популяционно-генетических исследований мтДНК у населения мира в отношении рестрикционного и делеционно-инсерционного полиморфизма, описаны новейшие результаты изучения полиморфизма мтДНК у народов Сибири.