Введение к работе
Актуальность проблемы.
Изучение генетической структуры популяций и факторов ее обуславливающих является одной из ключевых задач популяционной генетики.
Требования, предьявляемые к фенотипическим и генетическим
системам, привлекаемым исследователями для описания
-генетической структуры популяций можно суммировать следующим
образом - ясный характер наследования, выраженный широкий
полиморфизм, четкое различение аллелей, селективная нейтральность
аллелей и их сочетаний, если исследование специально не изучает
действие фактора отбора и методическая простота использования
(Roberts D.F.,1980). Многочисленные генетические маркеры и
фенотипические признаки, традиционно используемые
популяционными генетиками, не всегда им удовлетворяют. Так, антропологические и дерматоглифические признаки имеют недостаточную и сложную наследственную компоненту, биохимические маркеры часто проявляют слабый или ограниченный определенными расовыми и этно-территориальными группами полиморфизм, подвержены действию отбора (Schanfield M.S., 1980). Нашедший широкое применение в популяционной генетике метод использования в качестве аналога генетического маркера фамилий также имеет свои недостатки (Morton N.E.,, 1970), частично обсуждаемые ниже в настоящей работе.
Кроме того, получение достоверной информации о генетическом родстве требует одновременного обследования популяции по многим генетическим системам (Рычков Ю.Г., 1974; Животовский Л.А. 1992), что значительно усложняет методическую часть работы. При медико-генетическом описании населения, когда обследованию подвергаются большие подразделенные популяции, обьем работ возрастает еще больше. Таким образом, актуальной задачей популяционной генетики является поиск новых наиболее информативных и экономичных генетических маркеров.
Открытый недавно высокий полиморфизм ДНК, обнаруживаемый посредством мультилокусных проб и происходящий, в основном, за счет вариабельного числа тандемных повторов (VNTR), составляющих аллели некоторого локуса и множественной представленности в геноме таких локусов (Jeffreys A.J., 1987; Рысков А.П., 1988), привлек пристальное внимание популяционных генетиков.
Менделевский характер наследования и соматическая стабильность картины гибридизации, селективная нейтральность минисателлитных локусов и возможность одновременного выявления нескольких гипервариабельных локусов относятся к явным достоинствам новой технологии.
Популяционно-генетические исследования, использующие полиморфизм, открываемый посредством мультилокусных проб, представлены в мировой литературе, однако пока недостаточно широко. Практически отсутствуют работы, -посвященные анализу популяционной структуры больших подразделенных популяций.
Мультилокусная проба ДНК фага М13 (Vassart et аГ, 1987; Рысков с соавт., 1987,1989) используется некоторыми авторами при описании различных популяций человека наравне с другими зондами
(Jeffreys et al., 1990), однако полученные результаты фрагментарны и не позволяют сделать вывод о возможности использования полиморфизма, открываемого настоящей пробой при сопоставлении популяций разной степени близости.
Цель и задачи исследования.
Цель настоящего исследования состояла в изучении пригодности для популяционно-генетического анализа нового высокоинформативного маркера - гипервариабельной мультилокусной пробы ДНК фага М13, выявляющего широкий полиморфизм в популяциях человека.
Для этого было необходимо решить следующие задачи:
-
отработать методику выполнения и обработки индивидуальных "фингерпринтов" ДНК человека, позволяющую проводить сравнительный анализ популяций;
-
изучить характер наследования "фингерпринта" ДНК, выявляемого пробой ДНК фага М13;
-
изучить полиморфизм "фингерпринта" ДНК, выявляемого пробой ДНК фага М13, в популяциях человека разного иерархического уровня;
-
сравнить описание генетической структуры подразделенной популяции, получаемое с помощью метода "фингерпринтинга* ДНК, с другими, традиционно используемыми в популяционно-генетических исследованиях методами - т.е. оценить возможность описания микроэволюционных процессов с помощью нового полиморфизма;
-
изучить пригодность метода "фингерпринтинга" ДНК для изучения генетического родства удаленных друг от друга популяций, в том числе принадлежащих к другим расовым и этническим группам для оценки генетической дифференциации популяций на межэтническом и межрасовом уровне.
Научная новизна.
В работе впервые представлены статистически обработанные данные семейногоанализа "фингерпринтов" ДНК человека, полученных при гибридизации геномной ДНК человека с пробой ДНК фага М13. Оценены сегрегационная частота фрагментов, значения показателя сходства Ли, частота появления в потомстве "мутантных", отсутствующих у родителей фрагментов, проведен анализ на аллельность или сцепленность фрагментов ДНК, представленных на "фингерпринте".
Впервые представлены результаты изучения полиморфизма ДНК, открываемого зондом ДНК фага М13, в большой подразделенной популяции русских Кировской области, в выборках русских г.Краснодара, чувашей г.Чебоксары и тувинцев г.Кызыл.
Продемонстрированы выгодные стороны новой технологии -возможность адекватного описания как популяционной структуры большой подразделенной популяции, принадлежащей к одному этносу, так и генетической близости различных в этническом и даже расовом отношении популяций.
Практическая значимость.
Результаты работы позволяют рекомендовать для активного использования в популяционно-генетических исследованиях новый маркер - мультилокусную пробу ДНК фага М13, выявляющую широкий полиморфизм в популяциях человека.
Полученные данные семейного и популяционного анализа могут быть использованы в медико-генетических и судебно-медицинских учреждениях при консультировании случаев со спорным отцовством и любых других, связанных с идентификацией личности. В работе сделаны необходимые для этого оценки сегрегационной частоты фрагментов, частоты "мутирования" к фрагментам новой длины в потомстве, популяционных частот встречаемости отдельных полос "фингерпринта" в популяциях русских, чувашей итувинцев, вероятности идентификации личности. Показана необходимость предварительного популяционного анализа материалас целью получения наиболее корректных оценок вероятности идентификации личности.
Кроме того, результаты работы могут быть интересны исследователям, занимающимся сцеплением генов с помощью мультилокусных проб.
Положения, выносимые на зашиту.
-
Показано строгое менделевское кодоминантное наследование фрагментов, составляющих "фингерпринт", получаемый при гибридизации ДНК человека с зондом ДНК фага М13, средняя частота сегрегации полосы, представленной у одного из родителей указывает на преимущественно гетерозиготное состояние минисателлитных локусов; *
-
На изученном в работе семейном материале не обнаружено аллельных или сцепленных друг с другом фрагментов в пределах анализируемой зоны электрофореграммы от 1.9 до 6.67 тпн, что подтрерждается и данными популяционного анализа;
-
Средняя частота мутирования, вычисленная как частота появления у ребенка фрагмента новой длины, равняется 0.006 на фрагмент, что согласуется с данными, полученными другими авторами для сходных последовательностей;
-
Средние популяционные частоты отдельных полос "фингерпринта" ДНК, определенные в русских популяциях, в выборках чувашей и тувинцев демонстрируют широкий полиморфизм, открываемый посредством данного зонда в популяциях человека;
-
Генетические расстояния, определенные между всеми обследованными популяциями на основании частот отдельных фрагментов "фингерпринта" ДНК, вполне соответствуют априорно предполагавшейся степени близости изученных популяций;
-
Корреляция между генетическими и географическими расстояниями, определенная в подразделенной популяции русских Кировской области, равняется 0.68, что хорошо согласуется с тем фактом, что географические расстояния являются важным фактором формирования популяционной структуры русских популяций.
Апробация диссертации.
Основные положения диссертации были доложены на Конференциях "Геном человека" в г.Переяславле в 1990г. и г.Черноголовке в 1993 г., а также на межлабораторном семинаре МГНЦ РАМН в мае 1993 года.
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 5 научных статей и 6 тезисов.
Объем и структура работы.