Полиморфные белки - Методы исследования популяции человека

Изучая генетическую структуру населения определенного региона проводятся исследования генетико-биохимического полиморфизма систем транспортных белков гаптоглобина (НР), витамин-Д-транспортирующего белка (GC), эритроцитарного фермента кислой фосфатазы-1 (АСР1) и фосфоглюкомутазы-1 (PGM1).

Для идентификации Генетико-биохимических полиморфных систем образцы венозной крови собираются без консерванта и фракционируются на сывороточную и эритроцитарную компоненты. Определение фенотипов сывороточного белка гаптоглобина (НР) проводят посредством методов горизонтального или вертикального электрофореза в крахмальном или полиакриламидном гелях, как изложено в руководстве. Фенотипирование витамин-Д-транспортирующего белка (GC) осуществляют с помощью изоэлектрофокусирования (ИЭФ). Идентификация генетически полиморфных вариантов кислой эритроцитарной фосфатазы (ACP1) и фосфоглюкомутазы-1 (PGM1) проводят разными приемами ИЭФ согласно методам, описанным в публикациях.

Система гаптоглобина (НР)

Сывороточный белок гаптоглобин открыт в 1938 г. M. Polonovski, M. F. Jayle при изучении пероксидазной активности гемоглобина крови человека. В 1955 г O. Smithies в результате применения нового метода зонального электрофореза получил точное представление о трех электрофоретически различных типах гаптоглобина и доказал совместно с N. F. Walker их генетическую детерминированность. Они показали, что полиморфизм системы гаптоглобина контролируется действием двух аутосомных кодоминантных аллельных генов Нр1 (HP*1) и Нр2 (HP*2), которые ответственны за формирование двух генотипически гомозиготных фенотипов Нр 1-1 и Нр 2-2 и одного генотипически гетерозиготного фенотипа Нр 2-1.

Гаптоглобин является 2-гликопротеином. Наиболее характерным свойством гаптоглобина является способность образовывать со свободным гемоглобином, трудно диссоциирующий комплекс, который вследствие большой величины молекулы не может пройти через почечный фильтр. Гемоглобинсвязывающий белок содержит около 83% чистого белка, остальные 17 % приходятся на углеводные компоненты. Гаптоглобин связывает и гемоглобины других видов, но не взаимодействует с миоглобином. При первичной или вторичной недостаточности гаптоглобина появляется симптом гемоглобинурии. Известны также антителоподобные функции различных генетически детерминированных типов гаптоглобина. Сыворотка крови фенотипов Нр 2-2 и Нр 2-1, генетически детерминированных аллелем Нр2 (HP*2), обладает функциями антител против некоторых патогенных микроорганизмов и физиологически более устойчива по сравнению с фенотипом гаптоглобина Нр 1-1, не обладающим подобной функцией.

Система группо-специфического компонента (GC)

Синтезируемый клетками печени белок GС относится к альфа-2-глобулиновой фракции. Молекула GС включает один витамин-Д-стеролнесущий сайт. Таким образом, функциональное значение этого белка заключается в переносе Д3-25-гидроксихолекальциферола в организме человека. С помощью изоэлектрофокусирования (ИЭФ) было установлено 3 аллеля этого белка: 1S, 1F, и 2.

В мировой литературе накоплены обширные данные о распределении факторов группоспецифического компонента сыворотки крови среди населения. При исследовании фенотипов GС в различных популяциях был установлен градиент наиболее редкого аллеля GС*1F, увеличивающийся в направлении экваториальной зоны Ойкумены. Показано, что частоты GС*2 отрицательно коррелируют с такими характеристиками, как среднегодовая температура и интенсивность солнечной радиации. Три основных аллеля встречаются среди европейских популяций с довольно постоянной частотой. В европейских популяциях соотношение частот встречаемости аллелей 1F:1S составляет от 2:10 до 3:10. Выявлена связь фенотипа 2-2 с ревматоидным артритом, а также некоторых фенотипов GС с инсулин-независимым диабетом.

Система кислой эритроцитарной фосфатазы (АСР1)

Кислая фосфатаза эритроцитов катализирует превращение алифатических и ароматических моноэфиров ортофосфорной кислоты. Полиморфизм АСР контролируется тремя аллелями А, В и С аутосомного локуса и представлен шестью фенотипами: АА, АВ, ВВ, АС, ВС и СС.

При изучении ферментов различных фенотипов было установлено, что они существенно различаются по активности, которая убывает в ряду СВА и соотносится как 4:3:2. Полиморфизм АСР был детально изучен в различных локальных популяциях земного шара, и эта система может считаться одной из наиболее изученных. Существует экологически обусловленный градиент частот аллелей АСР*А и АСР*В. Частоты аллелей у человека меняются в зависимости от амплитуд температурных колебаний и интенсивности суммарной солнечной радиации.

Система фосфоглюкомутазы-1 (PGM1)

Фосфоглюкомутаза (PGM) - фосфотрансферазный фермент (-D-глюкозо-1,6-дифосфат: - D-глюкозо-1-фосфат-фосфотрансфераза), обладающий способностью катализировать взаимопревращения глюкозо-1-фосфата и глюкозо-6-фосфата.

Впервые изоферменты фосфоглюкомутазы были идентифицированы в эритроцитах. Затем было обнаружено, что характерные наборы изоферментов PGM имеются также в печени, почках, мышцах, мозге, плаценте. Фосфоглюкомутаза широко распространена и играет значительную роль в углеводном обмене обладая генетически обусловленным полиморфизмом, который был открыт в 1964 году. Обнаружены четыре независимых локуса, контролирующие синтез этого фермента: PGM1, PGM2, PGM3, PGM4.

Проведенные исследования фосфоглюкомутазы-1 показали, что три общих фенотипа PGM11, PGM12-1, PGM12 - определяются двумя аутосомными кодоминантными аллелями PGM11 (PGM1*1) и PGM21 (PGM1*2). При этом характер расщепления подчиняется менделевским законам. Фенотипы 1 и 2 соответствуют гомозиготным генотипам PGM11/ PGM11 и PGM21/ PGM21, а фенотип 2-1 - гетерозиготному генотипу PGM11 /PGM21.

Наибольший интерес представляют три основных фенотипа фермента генного локуса PGM1 (PGM11, 2-1, и 2), поскольку их совокупная частота встречаемости в подавляющем большинстве популяций составляет 100% от числа других, исключительно редко наблюдаемых атипичных фенотипов этой ферментной системы.

Соотношение концентраций четырех обычных аллелей PGM1 характеризуется выраженной стабильностью как для русских популяций, так и для большинства других европейских групп населения. Формула градиента частот факторов PGM1, определяемых методом ИЭФ, выглядит следующим образом: PGM1*1+ > PGM1*2+ > PGM1*1- > PGM1*2-. Как правило, концентрация фактора PGM1*2+ оказывается заметно выше в европеоидных группах, чем среди монголоидных популяций Центральной Азии.

Для характеристики генного разнообразия в подразделенной популяции обычно используется кроме гетерозиготности и индекса фиксации показатель межпопуляционной дифференциации (FST Райта, GST Нея и др.). При этом средние оценки FST, полученные по репрезентативному набору полиморфных маркеров, адекватно описывают разнообразие большей части всех структурных генов генома.

Похожие статьи




Полиморфные белки - Методы исследования популяции человека

Предыдущая | Следующая