Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 11
1.1. Особенности гетерохроматиновых районов хромосом 11
1.1.1. Генетические и цитологические характеристики хромосом 11
1.1.2. Молекулярные характеристики гетерохроматина 14
1.1.3. Эволюция гетерохроматина 18
1.1А Исследования гетерохроматиновых районов 19
1.2. Полиморфизм гетерохроматина человека 22
1.2.1. Характеристика С-гетерохроматина у человека 22
1.2.2. Полиморфизм гетерохроматина в нормальной популяции 25
1.2.3. Хромосомный полиморфизм в пренатальный период развития человека 26
1.2.4. Хромосомный полиморфизм в постнатальный период развития человека 28
1.2.5. Вариабельность морфофизиологических признаков и возрастная изменчивость гетерохроматина 30
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования . 33
2.1. Характеристика изучаемой выборки 33
2.2. Методы исследования 34
Результаты собственных исследований 39
ГЛАВА 3. Общая характеристика с-гетерохроматина в курской популяции и сравнительный анализ его полиморфных вариантов 39
3.1. Количественная оценка С-гетерохроматина среди жителей Курской области и сравнительный анализ его полиморфизма ... 39
3.2. Многомерный анализ полиморфных вариантов С-гетерохроматина у жителей Курской области и его сравнительная
оценка 51
3.3. Обсуждение 63
ГЛАВА 4. Гомо- и гетероморфизм объемов с-гетерохроматина среди жителей курской популяции 68
4.1. Сравнительный анализ распространенности гомо- и гетероморфных объемов С-гетерохроматина 68
4.2. Сравнительный анализ по двум и трем парам гомо- и гетероморфных сочетаний С-сегментов в кариотипе 72
4.3. Многомерный анализ количественной представительности С-гетерохроматиновых блоков по одной паре хромосом (по 1,
9,16 парам хромосом) 74
Многомерный анализ количественной представительности гомоморфных С-гетерохроматиновых блоков по двум парам хромосом (1 и 9; 1 и 16; 9 и 16) 86
Многомерный анализ количественной представительности С-гетерохроматиновых блоков по трем парам хромосом
(1,9,16) 94
Обсуждение 97
ГЛАВА 5. Полиморфизм объема с-гетерохрома тина у жителей курской области в разные воз растные периоды 105
Стандартная статистика С-гетерохроматина и возрастная ха рактеристика исследуемой выборки 105
Многомерный анализ вариабельности объема С-гетерохроматина в разные возрастные периоды у жителей Курской популяции и оценка взаимосвязи объема С-гетерохроматина
у мужчин и женщин с возрастом 113
Обсуждение 119
ГЛАВА 6. Изучение влияния изоляции расстоя нием между местами рождения родителей, бабушек -дедушек на с-полиморфизм 1, 9, 16 и y ; хромосом у жителей курской области и оценка их взаимосвязей 122
Сравнительная характеристика С-гетерохроматина и изоляции расстоянием между местами рождения супругов 122
Многомерный анализ изоляции расстоянием между местами рождения супругов двух поколений и полиморфизм объемов
С-гетерохроматина исследуемых хромосом у пробандов 125
Обсуждение 133
Заключение 137
Выводы... 147
Список литературы
- Особенности гетерохроматиновых районов хромосом
- Характеристика С-гетерохроматина у человека
- Количественная оценка С-гетерохроматина среди жителей Курской области и сравнительный анализ его полиморфизма
- Сравнительный анализ по двум и трем парам гомо- и гетероморфных сочетаний С-сегментов в кариотипе
Введение к работе
Современная цитогенетика человека является интенсивно развивающейся областью, играющей все более возрастающее значение в клинической медицине. Работами многочисленных исследователей установлена тесная связь между изменчивостью количества и структуры хромосом в наборе и патологиями человека. Хромосомному анализу сегодня отводится важная роль в дифференциальной диагностике врожденных пороков развития, бесплодия, невынашивания беременности, нарушения полового развития и умственной отсталости, эндокринных и гематологических заболеваний, отдельных форм злокачественных новообразований.
Исследование структурно-функциональной организации эукариот является одной из центральных задач современной генетики. В настоящее время, когда геном человека практически полностью сиквенирован, все большее внимание стало уделяться функциональной геномике, в задачи которой входит изучение функций индивидуальных хромосом и их отдельных сегментов в организме человека. Основным фактором широкой структурной изменчивости полиморфизма хромосом человека и всех эукариотических организмов являются гетерохроматиновые районы, которые эволюционно закреплены в структуре наследственного вещества всех эукариотических организмов - растений, животных и человека. У различных видов они составляют от 10 до 60% всего генома. У человека они составляют 16% [97].
Гетерохроматин, представляющий собой высококопийные тандемные повторы различного нуклеотидного состава и протяженности, - одна из наиболее загадочных структур хромосом [84, 97].
Несмотря на многочисленные исследования с использованием различных биохимических, молекулярных и цитогенетических методов, биологическая роль хромосомного полиморфизма, в том числе и его функциональная значимость в индивидуальном развитии организма, остаются неясными [84, 100, 101].
Разработанные методы дифференциального окрашивания позволили безошибочно выявлять С-гетерохроматин в хромосомах человека и исследовать его особенности [43].
Кроме фундаментальных работ по организации гетерохроматиновых районов на молекулярном, субмикроскопическом и микроскопическом уровнях, их локализации в хромосомах человека, имеются сообщения о вовлеченнности околоцентромерного гетерохроматина в этиологию спонтанных абортов, невынашивания беременности, дефектов развития и т.д. [92, 93, 96, ПО, 111]. Проблема гетерохроматина стала приобретать не только теоретическое, но и медико-генетическое значение.
Современный период характеризуется активным развитием феногенетики, которая, возможно, ответит на такие вопросы как: каким образом молеку-лярно-генетические события в ходе онтогенеза детерминируют формообразовательные процессы? Как из молекулярных изменений складываются изменения морфогенетические? Особую значимость в решении этих проблем приобретет расшифровка структуры гетерохроматина и его функций.
На сегодняшний день высказывается мнение о том, что в гетерохромати-не локализованы гены - регуляторы пролиферации и клеточного роста, необходимые для нормального развития, а также факторы их регуляции. При этом активация и инактивация осуществляются путем изменения характера метилирования [20, 38, 84,128].
Несмотря на то, что вопрос о полиморфизме гетерохроматина обсуждается в литературе давно, он и сегодня не может считаться окончательно решенным. Для популяции человека характерен широкий полиморфизм гетерохроматина как в индивидуальном кариотипе, так и между гомологами хромосомной пары. Возникает ряд вопросов: Что стоит за локализацией гетерохроматина в определенных хромосомах? Случайно это или закономерно? Отсутствует исчерпывающая информация по гомо- и гетероморфизму гомологов как по паре хромосом, так и в различных сочетаниях. Остаются открытыми вопросы: количественных характеристик гетерохроматина; его суммарной оценки; происхо-
7 дит ли селективный отбор в популяции по содержанию наиболее оптимального количества гетерохроматина в клетке. Не получила должного освещения проблема адаптивной роли гетерохроматина, влияния изоляции расстоянием на количественную представительность гетерохроматина в геноме. Последовательное прохождение различных фаз пре-, анте- и постнатального периодов онтогенеза - рост, созревание и старение - связано с выполнением генетической программы развития. Ответить на вопросы, связана ли эта программа с изменением полиморфных районов хромосом можно при анализе частотных характеристик данных участков хромосом в разных возрастных группах лиц из нормальных популяций. Противоречивые данные по данному вопросу в литературе диктуют потребность дальнейшего углубленного анализа этой проблемы [62, 78, 103].
Встречающиеся в литературе работы с использованием разных методов оценки С-гетерохроматина (количественные, полуколичественные) вызывают значительные трудности объективного анализа степени полиморфизма. Поэтому полученные собственные результаты могут быть использованы в качестве цитогенетического показателя в практике медико-генетического консультирования. Традиционный полуколичественный метод оценки С-гетерохроматина в практическом здравоохранении является достаточно доступным, в сравнении с молекулярно-генетическими методами, которые в силу своей дороговизны и технологичности для массовых исследований пока являются малодоступными. Вышеизложенное определило наш выбор на полуколичественном методе С-окраски, получившем распространение при изучении различных популяций. Таким образом, дальнейшее изучение С-гетерохроматина у человека отражает объективную потребность дальнейшего углубления и развития представлений не только о его полиморфизме, но и роли в организации и функционировании наследственного материала.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ:
Оценить полиморфизм С-гетерохроматина у жителей Курской области, провести многомерный анализ выраженности и взаимосвязанности его объемов
8 в кариотипах с учетом возраста индивидуумов и изоляции расстоянием между местами рождения родителей пробандов.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:
1 .Проанализировать распространенность С-сегментов гетерохроматина и характер хромосомного полиморфизма среди жителей Курской области.
Изучить закономерности вариабельности и взаимосвязей между объемами С-гетерохроматина в геноме человека.
Исследовать закономерности проявления гомо- и гетероморфизма С-сегментов гетерохроматина в исследуемых кариотипах.
Оценить количественную представленность С-гетерохроматина в различных возрастных группах в популяции.
Рассмотреть влияние изоляции расстоянием между местами рождения супругов F] и F2 поколений на количественную представленность и распространенность С- гетерохроматина в исследуемой выборке пробандов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА Впервые определена распространенность С-сегментов гетерохроматина 1, 9, 16, Y хромосом (в баллах) у жителей Курской области, установлен модальный класс для каждой пары хромосом. Предложено понятие «суммарного гетерохроматина» и определены адаптивные границы по этой величине. Проведена оценка объемов С-гетерохроматина среди жителей Курской области. Установлено смещение наблюдавшихся балльных сочетаний в сторону преобладания некоторых С-вариантов по сравнению с теоретически ожидаемыми. Изучен гомо- и гетероморфизм по каждой паре анализируемых хромосом, а также рассмотрены их возможные сочетания, установлена их взаимосвязь в геноме. Впервые изучено влияние изоляции расстоянием на количественную представленность С-гетерохроматина в популяции. Установлены достоверные отличия объемов С-сегментов исследуемых хромосом в разных возрастных группах у мужчин и женщин. Показано уменьшение С-сегментов 1,9, 16 хромосом с возрастом.
9 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ
Полученные новые знания, расширяющие представление о полиморфизме С-гетерохроматина в геноме человека. Показатель «суммарный гетерохрома-тин» рекомендован для введения в качестве одной из характеристик при выполнении цитогенетических анализов кариотипов в практическом здравоохранении. Полученные величины по суммарному гетер охр оматину могут быть использованы в качестве показателей нормы в практике медико-генетического консультирования. Полученные результаты открывают перспективы прогнозирования объемов С-гетерохроматина с учетом возраста пробандов и изоляции расстоянием между местами рождения супругов Fj и F2 поколений.
ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
Для Курской популяции, как и для других в РФ, характерен полиморфизм С-сегментов гетерохроматина. Однако их частота и распространенность имеет свои региональные особенности. Установлены статистически значимые взаимосвязи между объемами С-сегментов отдельных хромосом в геноме.
Фактически наблюдаемый полиморфизм С-сегментов в популяции статистически значимо отличается от теоретически ожидаемого, что указывает на проявление самостоятельных механизмов формирующих этот полиморфизм.
Вариабельность объемов С-гетерохроматина среди жителей Курского региона на геном находится в пределах от 6 до 23 баллов. Адаптивная средняя норма для популяции ( Х+ст) составила 12-18 баллов и наблюдалась у 75,4% обследуемых. Лица, имеющие объемы гетерохроматина ниже (6-11 баллов) и выше адаптивной средней (19-23 балла), имели по 12,3%. У обследуемых, объемы гетерохроматина которых выходили за пределы адаптивной средней, наблюдалась выраженная дезинтеграция корреляционных взаимосвязей между С-сег-ментами.
Полиморфизм С-гетерохроматина формируется через гомо- и гетероморфизм, при этом сопряженность взаимосвязей между объемами С-сегментов наиболее выраженно проявлялась у гомоморфов.
Между различными возрастными группами популяции наблюдаются статистически значимые различия по суммарному объему гетерохроматина. При этом среди мужского населения в возрасте 51-60 лет, женского 61-70 лет наблюдается увеличение его объемов.
Изоляция через расстояние между местами рождения родителей оказывает статистически значимое влияние на объемы С-гетерохроматина в геномах обследованных пробандов.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ
Материалы диссертационной работы представлялись на итоговых научных сессиях КГМУ (Курск, 2002, 2003, 2004); межвузовской научной конференции молодых ученых (Курск, 2004 г.; Екатеринбург, 2003 г.; Самара, 2004 г.); международной Тихоокеанской научно-практической конференции (Владивосток, 2003, 2004); в журнале «Человек и его здоровье» (Курск, 2003 г.); в сборнике «Передовые технологии науки и образования» (Курск, 2004); IV Вавилов-ском съезде ВОГиС (Москва, 2004); региональной конференции «Современные вопросы медицинской науки и практики» (Курск, 2005); конференции «Современные направления теоретической и практической медицины» (Воронеж, 2005); V съезде российского общества медицинских генетиков (Уфа, 2005); научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы медицины и биологии» (Тунис, 2005). По материалам диссертации опубликовано 16 работ.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ
Диссертация изложена на 148 страницах машинописного текста и включает разделы: введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, 4 главы результатов собственных исследований и обсуждений, заключение, выводы, приложение. Указатель литературы включает 216 источников, из них 98 зарубежных. Работа иллюстрирована 9 рисунками, 52 таблицами, 67 таблицами приложения.
Особенности гетерохроматиновых районов хромосом
Гетерохроматин - специфические участки хромосом, ДНК которых сформирована кластерами высоко - и сред неповторяющихся сателлитных последовательностей [97].
Впервые термин «гетерохроматин» был предложен Е. Heitz. Изучая Pellia epiphyila (мох), он предположил, что в хромосомах есть районы, составляющие основную часть хромосом, которые претерпевают обычный цикл компактиза-ции/декомпактизации во время митоза и назвал их эухроматином, то есть собственно хроматином. Другие районы - гетерохроматиновые (отличные от эу-хроматиновых) постоянно находятся в компактном состоянии [156, 157]. В этих работах было показано, что в митотических хромосомах гетерохроматин чаще всего расположен в прицентромерных районах. У многих видов животных Y-хромосома является полностью гетерохроматиновой. В телофазе эухроматино-вые районы декомпактизуются, в то время как гетерохроматиновые блоки хромосом остаются компактными и в последующей интерфазе образуют упомянутые выше зерна компактного хроматина [9, 14, 108, 195].
В последующих работах авторами было отмечено, что компактное состояние прицентромерного гетерохроматина не является перманентным, его возникновение строго запрограммировано и приурочено к определенной стадии онтогенеза [37,139].
Ряд исследователей в своих работах на D.melanogaster показали, что хромосомный материал в интерфазных ядрах первых 11-12 делений дробления представлен тонкой дисперсной сетью без дифференциации на эу - и гетерохроматин. Гетеропикнотический хромоцентр выявляется только на стадии бластодермы. В метафазных хромосомах D.melanogaster на первых стадиях дробления С-окрашенный гетерохроматин также не обнаружен, он появляется также после 11-12-го клеточного цикла и появляются специфические гетерохроматиновые белки. Таким образом, на стадии бластодермы гетерохроматин быстро компактизуется и приобретает характерные для него особенности структурного и функционального состояния [37, 145, 146].
За годы, прошедшие после открытия Е. Heitz в области изучения гетеро-хроматина, накопился огромный фактический материал. Выяснилось, что гетерохроматин характерен для геномов всех эукариот, что его количество в геноме каждого вида весьма существенно [4, 5].
Фундаментальная черта структурно-функциональной организации хромосомы состоит в существовании двух разных функциональных типов хромосомного материала — эухроматина и гетер охроматина. Их основное различие заключается в транскрипционной активности. По молекулярным и генетическим характеристикам гетерохроматин существенно отличается от эухроматина [1, 74,97,108].
Гетерохроматин, в свою очередь, подразделяется на конститутивный (constitutive - структурный), который часто состоит из повторяющихся последовательностей ДНК, и факультативный, формирующийся на определённых стадиях жизненного цикла организма и обычно присутствующий лишь в одной хромосоме из пары гомологов. Распределение участков гетеро- и эухроматина в интерфазных хромосомах упорядочено и служит видовым признаком [2, 28, 33, 67, 68, 86].
Важнейшей чертой хромосомной организации является линейная расчлененность хромосомы на участки, состоящие из хроматина разного типа. Так как хромосома отличается своим уникальным порядком расположения гетеро- и эухроматиновых районов, то подразделейность хроматина по генетическому значению хорошо коррелирует с различием типов хроматина по ряду характеристик. Гетерохроматиновым районам свойственна иная динамика в ходе клеточного цикла по сравнению с эухроматиновыми. Гетерохроматиновые участки значительно дольше представлены в клеточном цикле в виде плотных, компактных районов и деспирализуются значительно позже, чем эухроматиновые районы. Репликация гетерохроматиновых районов хромосом обычно сдвинута на вторую половину или даже на конец S-периода [101]. При дифференциальной окраске по G- и С-методике гетерохроматиновые сегменты сохраняют способность к окрашиванию (G-сегменты) и даже усиленно красятся (С-сегменты). Для гетерохроматиновых районов хромосом отмечена склонность к их сближению в клетке, к ассоциациям их с друг с другом, так называемая эктопическая коныогация. С этим свойством связана и неравномерность распределения по длине хромосомы ее структурных повреждений, индуцируемых мутагенными веществами: повышенной повреждаемостью отличаются именно гетерохроматиновые районы [3, 97,163].
Существует гипотеза, что отсутствие генетической активности у гетеро-хроматина обусловлено либо его бедностью структурными генами (структурный гетерохроматин), либо временным выключением участка хромосомы, несущего такие гены, из генетической транскрипции (факультативный гетерохроматин, гетерохроматинизация) [97].
Важными находками, полученными в 70 годах 20 века в области молекулярной и цитологической генетики, были: -обнаружение в геноме эукариотов, помимо ДНК с уникальными последовательностями, большой доли ДНК с одинаковыми или близкими последовательностями нуклеотидов, повторяющимися многие сотни и тысячи раз [25, 87]; -обнаружение неравномерной локализации ДНК с разными характеристиками в хромосомном наборе: ДНК с наибольшим числом повторяющихся последовательностей локализуется в гетерохроматиновых районах [118, 119, 143, 161].
Многие работы этого направления выполнены на клетках человека. Полученные в них результаты подытожены А. Ф. Захаровым [42, 43] и K.W. Jones [168]. ДНК генома человека может быть фракционирована на ДНК с уникальными копиями и ДНК с повторяющимися последовательностями. Таким образом, в геноме человека около 20% всей ДНК имеет высокую многократность повторения одинаковых последовательностей. Методом градиентного ультрацентрифугирования в группе ДНК с высокой повторяемостью последовательностей выделены четыре типа сателлитных ДНК.
Характеристика С-гетерохроматина у человека
Наиболее важные достижения в цитогенетике человека связаны с использованием методов дифференциального окрашивания хромосом. Возможность идентификации всех хромосом и их участков в кариотипе человека позволила значительно увеличить разрешающую способность хромосомного анализа. В первом же исследовании хромосом человека в культуре лейкоцитов с применением С-метода [121] было установлено присутствие структурного гетерохрома тина в виде интенсивно красящихся плотных блоков в районе первичной перетяжки всех хромосом. Содержание центромерного гетерохроматина неодинаково в разных хромосомах: в хромосоме 2 он очень мал; хромосома 3 содержит центромерныи гетерохроматин средних размеров: такой же или несколько меньших размеров он в хромосомах 4 и 5; содержание центромерного гетерохроматина в хромосомах группы С варьирует: его мало в хромосомах 6 и 8, блоки средних размеров содержатся в хромосомах 7Д0 и 11. Значительное количество центромерного гетерохроматина содержится в хромосоме 16, меньше - в 18, еще меньше - в хромосоме 17. В 19 и 20 хромосомах блоки центромерного гетерохроматина средних размеров. В некоторых хромосомах гетерохроматин локализуется непосредственно только в районе первичной перетяжки (2, 6, 10, 11, 12, 17, 19, 20 - хромосом). В хромосомах 1, 9 и 16- прицентромерный гетерохроматин (вторичные перетяжки). Большую часть длинного плеча У-хромосомы составляет гетерохроматин, локализованный в её дисталыюй части [97].
В полном соответствии с данными общей цитогенетики о слабом отрицательном влиянии дисбаланса по гетерохроматиновому материалу на развитие организма, отмечаются сведения и о существовании в человеческой популяции значительного полиморфизма, обусловленного размерами при центромерного гетерохроматина. Особенно сильно варьирует содержание структурного гетерохроматина С-типа в аутосомах 1,9, 16 и Y-хромосоме. Явление полиморфизма хромосом требует тщательных исследований на большом популяционном материале для уточнения границ хромосомной нормы, за пределами которой для организма становится не безразличным дисбаланс и по гетерохроматину [97].
По локализации в хромосомах человека имеется несколько типов гетерохроматина: -центромерныи гетерохроматин, который присутствует во всех хромосомах, включая У-хр.; -гетерохроматин акроцентрических хромосом; -гетерохроматин вторичных перетяжек, локализующихся в проксимальных районах длинных плеч хромосом 1,9, 16; -гетерохроматин дистального участка длинного плеча У-хромосомы [96, 97].
Первыми исследователями полиморфизма гетерохроматиновых районов была сделана попытка разработать способы оценки вариабельности этих районов. Отсутствие четких критериев при описании хромосомных вариантов создало значительные трудности для сравнения результатов, полученных разными исследователями. Единые критерии отсутствуют до настоящего времени, хотя сделана попытка оценить полиморфные структуры по пятибалльной системе, и такая оценка имеет международные рекомендации [96, 97]. Методы, которые используют авторы до настоящего времени, очень разнообразны. В целом их можно разделить на три типа: качественные (оценка сегмента в терминах большой, средний, маленький и т.д.); полуколичественные (оценка с помощью условных значений - баллов) и количественные. Последние методы можно в свою очередь разделить на две группы: 1) размер С-сегмента хромосом соотносится с длиной эухроматического участка какой-либо другой хромосомы (9р, 16р, 21 q); 2) измеряется абсолютный размер сегмента хромосомы. Методы полуколичественной и количественной оценки вариабельности гетерохроматиновых районов представляются наиболее перспективными. Каждый из них имеет свои недостатки и преимущества [66, 78, 79,89, 95].
Таким образом, изучение природы и биологической значимости полиморфизма гетерохроматиновых районов хромосом и до сегодняшнего времени остается одной из наиболее сложных проблем в цитогенетике. Остается еще неизвестной функция гетерохроматина, не решена проблема в понимании роли гетерохроматиновых районов в историческом развитии популяции человека, генетических механизмов эволюции, влияния его на формирование различных патологий, в изучении собственной природы этого явления.
Количественная оценка С-гетерохроматина среди жителей Курской области и сравнительный анализ его полиморфизма
Популяционно-цитогенетические исследования, связанные с анализом различных полиморфных вариантов хромосом в различных популяциях, представляют интерес в плане понимания многообразия организации форм наследственного вещества, а полиморфные варианты кариотипа являются удобными генетическими маркерами для исследования различных вопросов генетики человека. В связи с этим несомненный интерес представляет сравнительный анализ полиморфизма хромосом в норме у индивидуумов в конкретной популяции.
При оценке вариабельности С-сегментов в хромосомах 1,9, 16 и Y учитывали как размеры гетерохроматиновых блоков в гомологах, так и суммарное значение гетерохроматина каждой исследуемой пары хромосом и всех вместе,
В индивидуальном кариотипе хромосомы сочетались случайным образом независимо от размеров их С-сегментов. Данные, представленные в таблице 4, показывают, что в группе обследованных в хромосомах 1,9, 16 и Y встречались в основном 4 типа С-вариантов. В выборке не оказалось индивидуумов с 5-балльной оценкой гетерохроматина в 1 паре хромосом. Редкие 5-балльные варианты в одном из гомологов 9, 16 и Y хромосом встретились у 2 человек (0,85% и 2,7%). В ходе исследования достоверных различий во всех группах между гомологами 1, 9, 16 пар хромосом по процентной встречаемости не обнаружено, за исключением 2-балльных С-вариантов между гомологами 1 пары хромосом в группе женщин и во всей выборке. Также и проценты встречаемости С-вариантов каждого гомолога данных хромосом между группами мужчин и женщин не имели достоверных различий.
В ходе исследования данных была проведена проверка статистической гипотезы о виде распределения. Для принятия решения о виде распределения применялся критерий согласия Колмогорова-Смирнова и Лиллиефорса. В результате исследования на нормальность распределения установлено, что вычисленное на основании наблюдаемых данных значение р в обоих критериях было меньше величины max D (заданной alpha ), поэтому можно считать, что распределение размеров С-сегментов для 1, 9, 16 и Y хромосом соответствует закономерностям нормального распределения (табл. 5).
В ходе исследования мы посчитали целесообразным отразить общий объем гетерохроматина (Ібалл на сегмент), представленный каждой парой хромосом и их суммой, для определения вклада гетерохроматина в функционирование генома. Данное понятие введено нами не случайно; с помощью этого понятия, во-первых, мы определили дозу гетерохроматина в геноме каждой пары, а также их суммарного значения. Во-вторых, это позволило нам с помощью унифицированного полуколичественного метода сравнивать объемы С-гетерохро-матина каждой пары хромосом между собой, несмотря на разные размеры исследуемых хромосом. В таблице 6 представлен общий объем С-гетеро-хроматина исследуемых хромосом, при этом его наибольшая часть была сосредоточена в 16 паре хромосом. Объемы гетерохроматина 1 пары хромосом достоверно отличались от объемов гетерохроматина 9 и 16 пары хромосом. Таким образом был определен средний балл, наиболее часто встречавшийся у обследуемых лиц: в 1 паре хромосом это были 2-балльные С-сегменты (1,99±0,64); в 9 паре хромосом - 3-балльные (2,73±0,66); в 16 паре хромосоме - 3-балльные (2,78±0,70); в «Y» хромосоме - 3-балльные (3,27±0,85). При этом суммарный гетерохроматин (21) 1 пары хромосом варьировал в пределах от 2 до 7 баллов со средним значением (3,97±008); 9 и 16 пар хромосом (19; 16) - от 2 до 9 баллов со средним значением (5,45±0.09 и 5,55±0.09); суммарный гетерохроматин (XI,9,16) трех пар хромосом - от 6 до 23 баллов со средним значением (14,98±0,20). Средние баллы С-сегментов 1 пары хромосом достоверно отличались от средних объемов С-гетерохроматина 9 и 16 пар хромосом. Средние объемы С-блоков 9 и 16 пар хромосом достоверно отличались по объему одного из гомологов (табл. 6).
Сравнительный анализ по двум и трем парам гомо- и гетероморфных сочетаний С-сегментов в кариотипе
Процентная встречаемость С-вариантов (когда две пары гомологичных хромосом гомоморфны, а третья гетероморфна) у обследуемых отражена в таблице 19. Встречаемость различных гомо- и гетероморфных сочетаний С-сегмеитов по двум парам хромосом в популяции носит независимый, но равновероятностный характер. Гомоморфные варианты по всем трем парам гомологичных хромосом имела группа в 44 человека (18,64±2,54%) из 236 человек. Всего 24 человека (10Д7±1,97%) были полностью гетероморфны по 1, 9, 16 парам хромосом (табл. 20). Как и в группах С-сегментов по двум парам хромосом, в данных группах статистически достоверных различий по встречаемости долей не обнаружено. Встречаемость индивидуумов с двумя парами гомо- или гетероморфных сочетаний С-сегментов хромосом составляет третью часть всей выборки, а индивидуумов с тремя парами - пятую часть.
В анализируемой выборке у обследуемых имело место наличие либо одной гомоморфной пары в кариотипе, либо двух, либо имелись все три пары, за исключением 24 человек, которые были гетероморфны по трем парам хромосом. Проведенный сравнительный анализ объема 1,9,16 отражен в приложении 6. Анализ показал, что объем 1,9,16 достоверно отличался в гомо- и гетероморфных группах по одной, двум и трем парам исследуемых хромосом, в 11,9,16 - в сторону увеличения объема С-гетерохроматина в гетероморфных группах, за исключением объема суммарного гетерохроматина по 16 паре хромосом. Таким образом, частота встречаемости гомо- и гетероморфных вариантов имела независимый характер, достоверные различия между определенными С-вариантами исследуемых хромосом позволяют говорить о преобладании в популяции объема С-гетерохроматина, который закрепился отбором и, возможно, наиболее благоприятен для нормального функционирования организма.
Одной из задач нашего исследования было выяснение вопроса о существовании взаимосвязи между С-гетерохроматиновыми районами исследуемых хромосом (1, 9, 16, Y и их суммарного гетерохроматина), а также выяснение вопроса: меняется ли их влияние друг на друга при различных сочетаниях в ка-риотипе (для гомо- и гетероморфных С-сегментов каждой хромосомы, по двум и трем парам гомо- и гетероморфных сочетаний хромосом). Для решения этой задачи был впервые проведен корреляционный, дискриминантный и кластерный анализ. Различия этих матриц оценивались с помощью линейной дискри-минантной функции (LDF).
Сравнительный анализ корреляционной матрицы по 1 паре хромосом (табл.21) показал, что в данной группе (N=111) отмечались достоверные корреляционные взаимосвязи между объемами С-гетерохроматина исследуемых хромосом. Как видно из таблицы, гомоморфные С- сегменты 1 пары хромосом имели достоверную корреляционную связь с С-блоками 9, 16 парами хромосом и суммарным гетерохроматином. С-блоки гомологов 9, 16 пары аутосом между собой коррелировали со средним коэффициентом корреляции. Друг с другом объемы С-гетерохроматина 9 и 16 пар хромосом также коррелировали. Объемы С-гетерохроматина всех исследуемых хромосом коррелировали с суммарным гетерохроматином (11,9,16), В данной группе С-гетерохроматин Y- хромосомы был взаимосвязан с объемами С-блоков исследуемых хромосом.
В группе гетероморфных С-сегментов по 1 паре хромосом (N=125) отмечалась иная картина корреляционных связей между гетерохроматиновыми районами исследуемых хромосом, чем в группе гомоморфов (табл. 22). С-блоки 1 пары хромосом имели также корреляционную связь с С-гетерохроматином исследуемых хромосом, причем с С-блоками 9 пары хромосом более сильные, а с С-сегментами 16 пары - более слабые взаимосвязи, чем в группе у гомоморфов. С суммарным гетерохроматином наблюдалась аналогичная взаимосвязь. Объемы С-гетерохроматина гомологов 9, 16 пары хромосом коррелировали между собой и друг с другом, причем отмечалось ослабление связей по сравнению с гомоморфной группой. В данной группе отмечалась более сильная взаимосвязь С-гетерохроматина одного из гомологов 9 пары хромосом с суммарным гетерохроматином, и ослабление корреляционных связей С-гетерохроматина 16 пары с (21,9,16). Обращают на себя внимание корреляционные связи С-гетерохроматина Y хромосомы с исследуемыми хромосомами, В данной группе отмечалось увеличение взаимосвязи С-гетерохроматина Y-хромосомы с С-сег-ментами 1 пары хромосом. Кроме того, корреляция отмечалась только с одним из гомологов 9 и 16 пар хромосом, причем более слабая, чем в гомоморфной группе. Для С-гетерохроматина Y-хромосомы характерно было ослабление корреляционных связей с суммарным гетерохроматином (21,9,16).
