Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии Брахфогель Ирина Феликсовна

Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии
<
Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Брахфогель Ирина Феликсовна. Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.00.15.- Якутск, 2000.- 135 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-3/576-7

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор литературы 12

1.1. История изучения и классификации наследственных мозжечковых атаксий 12

1.2. Молекулярно-генетические исследования спиномозжечковых атаксий 19

1.3. Болезни тринуклеотидной экспансии: проблема нестабильных аллелей 24

1.4. Исследования НМА в Якутии 33

Глава 2. Материалы и методы-исследования 39

2.1. Пациенты 39

2.2. Генеалогические исследования 40

2.3. Молекулярно-генетические исследования 41

2.3.1. Экстракция ДНК 41

2.3.2. Амплификация ДНК 44

2.3.2.1. Определение концентрации образца ДНК 44

2.3.2.2. Приготовление реакционной смеси для полимеразнои цепной реакции (ПЦР) 45

2.3.2.3. Постановка ПЦР 46

2.3.3. Анализ продуктов ПЦР 46

2.3.4.Определение размера CAG-последовательности 49

2.4. Статистический анализ 51

Глава 3. Результаты исследований 52

3.1. Полиморфизм аллелей гена SCA1 в якутской популяции 52

3.2. География распространения мутантного гена SCA1 в Якутии 55

3.3. Пол передающего родителя и нестабильность гена SCA1 64

3.4. Региональные особенности нестабильности гена SCA1 70

3.5. Факторы, определяющие нестабильность гена SCA1 77

3.5.1. Корреляционный анализ характеристик нестабильности 78

3.5.2. Регрессионный анализ коррелирующих признаков нестабильности мутантного гена 79

3.5.3. Детальный анализ зависимости размера патологического аллеля в F1 от возраста отца к моменту рождения ребенка 84

3.5.4. Факторный анализ характеристик нестабильности гена SCA1 92

3.5.5. Однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA)

факторов нестабильности 96

Глава 4. Обсуждение 98

4.1. Распространение мутантного гена SCA1 на территории Якутии 98

4.2. Аллельный полиморфизм гена SCA1 в якутской популяции 103

4.3. Нестабильность гена SCA1 и факторы ее модификации 104

Заключение

Выводы

Список литературы

Введение к работе

Актуальность проблемы

На территории Республики Саха (Якутия) существует целая группа наследственных патологий центральной нервной системы, среди которых наиболее распространенной в якутской популяции является аутосомно-доминантная наследственная мозжечковая атаксия. Данное заболевание с поздним проявлением, генетически идентифицированное как спиномозжечковая атаксия I типа (spinocerebellar ataxia type 1 - SCA1, МІМ 164400) или оливопонтоцеребеллярная атаксия, обусловлено экспансией числа тринуклеотидных CAG-повторов в гене SCA1, локализованном на коротком плече хромосомы 6 [Goldfarb L. et al., 1996].

Изучение НМА в Якутии начато с 1970-х гг., когда данное заболевание было выделено в самостоятельную нозологическую единицу из вилюйского энцефаломиелита (Зубри Г.Л. и др., 1972). Проводимый с того времени клинический учет больных, а в настоящее время благодаря применению методов прямого анализа мутантного гена и асимптоматичных носителей мутации, показывает неблагоприятную ситуацию, сложившуюся с SCA1 в якутской популяции. В результате длительной географической изоляции произошло значительное распространение заболевания, с частотой около 35 случаев на 100000

якутского населения [Платонов Ф.А., 1997], что для данной патологии является одним из самых высоких показателей в мире. Высокая частота SCA1 в якутской популяции [Goldfarb L. et al., 1989], а также ее свободное распространение по территории Якутии благодаря миграции населения, способствуют бесконтрольному увеличению числа носителей мутантного гена. С внедрением в практику генетических методов диагностики НМЛ идентифицированы десятки семей с данной патологией и выявление новых носителей мутации увеличивается с каждым годом. Сложность ситуации усугубляется тем, что основная часть пациентов проживает в сельской местности, где отсутствует возможность проведения своевременной пренатальной диагностики заболевания. Необходимость осуществления таких мероприятий, особенно в досимптомный период, не вызывает сомнений. Однако эффективность принимаемых мер во многом зависит от направлений принятой стратегии профилактики, для создания которой большое значение имеет изучение популяционно-генетических особенностей накопления мутации и ее молекулярно-генетическая характеристика.

Следует отметить, что работы, посвященные изучению генетики SCA1 в Якутии, крайне немногочисленны и носят больше клинико-генетический характер. Между тем, изучение спиноцеребеллярной атаксии I типа в Якутии, как заболевания тринуклеотидной экспансии,

важно как для фундаментальных вопросов этиопатогенеза динамических мутаций, так и для прикладной медицины. Такие исследования помогут приблизиться к пониманию механизмов нестабильности тандемных триплетов, лежащей в основе многих дегенеративных заболеваний нервной системы, а своевременное определение носителей мутантного гена позволит вести речь об эффективной профилактике заболевания. Молекулярно-генетическое исследование мутации гена SCA1 в Якутии имеет большое значение для уточнения распространенности заболевания и выявления факторов, способствующих увеличению числа носителей мутантного гена.

Цель работы

Молекулярно-генетический анализ мутантного гена

спиномозжечковои атаксии I типа и оценка факторов, влияющих на нестабильность этого гена в якутской популяции.

Задачи исследования

  1. Выявить семьи со случаями SCA1 в якутской популяции. Описать аллельный полиморфизм гена SCA1.

  2. Дать характеристику распространения нормальных и мутантных вариантов гена SCA1 в различных субпопуляциях Якутии.

  1. Изучить влияние пола родителя на нестабильность патологических аллелей в различных очагах накопления мутации исследуемого гена.

  2. Оценить модифицирующие факторы, влияющие на нестабильность гена SCA1 в поколениях.

Научная новизна

  1. Впервые изучена популяционная структура распространения мутации гена SCA1 в Якутии и охарактеризованы особенности его молекулярного полиморфизма.

  2. Показано существование обособленных субпопуляций с различными частотами патологических аллелей гена SCA1 в пределах одной этнической группы.

  3. Анализ распространения мутации в Якутии использован для решения спорных моментов в истории расселения якутов на территории их современного проживания.

  4. Впервые проведен сравнительный анализ нестабильности гена SCA1 в субпопуляциях различных географических регионов Якутии.

  5. Дана оценка факторов, влияющих на нестабильность мутантного гена. Установлено влияние молодого возраста отцов на нестабильность тракта тринуклеотидных повторов у потомства.

Практическая значимость работы

Молекулярно-генетическое исследование SCA1 в различных субпопуляции Якутии позволяет уточнить распространенность заболевания, с учетом как больных с клинической картиной, так и асимптоматичных носителей мутации. Полученные результаты позволяют органам практического здравоохранения прогнозировать количество и примерные сроки появления новых случаев заболевания, а также организовать пренатальную диагностику этого тяжелой патологии с поздним проявлением.

Теоретическая значимость работы

Большое число носителей мутантного гена SCA1 в одной этнической группе является большой редкостью и служит хорошей моделью изучения феномена экспансии числа тринуклеотидных повторов. Результаты по исследованию особенностей динамической мутации при SCA1 и факторов ее модификации могут быть применимы при изучении других нозологии, обусловленных тринуклеотидной экспансией.

11 Основные положения диссертации, выносимые на защиту

  1. Структура распространения мутации гена SCA1 в якутской популяции включает в себя совокупность относительно обособленных субпопуляций, различающихся по частотам аллелей.

  2. Группа носителей мутации гена SCA1, проживающая в Лено-Алданском междуречье, является наиболее многочисленной и разнообразной по аллельному составу, что позволяет предполагать, что именно этот район является местом первого распространения данной мутации в Якутии.

  3. Нестабильность патологических аллелей гена SCA1 имеет дифференцированный характер в зависимости от возраста и размера CAG-последовательности мужчины-носителя.

  4. Размер патологического аллеля ребенка детерминируется количеством CAG-повторов отца и его возрастом к моменту рождения данного потомка.

Молекулярно-генетические исследования спиномозжечковых атаксий

Первые исследования, направленные на изучение хромосомной локализации генов спиноцеребеллярных атаксий, были проведены в 1974 году Н. Yakura et al. Ген одной из форм аутосомно-доминантной атаксии с поздним началом был ассоциирован с комплексом HLA, локализованным на коротком плече 6 хромосомы [124]. J.F. Jackson сделал вывод, что форма спиноцеребеллярной атрофии, у которой также была обнаружена связь с HLA, есть ОПЦА 1 [61], [62]. Позднее рядом исследователей также были получены достоверные доказательства в поддержку этой ассоциации [82], [87], [51], [128]. N.E. Morton et al. [83] выдвинули предположение, что доказательство данной связи может иметь решающую роль в сложной систематизации атаксий. Эта же группа ученых предложила локусный символ "SCA1" для типичной ОПЦА1 Мензеля (Menzel type).

Результаты многочисленных экспериментов по изучению взаиморасположения рассматриваемых локусов обосновали мнение, что локус SCA1 дистален по отношению к комплексу HLA, таким образом, подтвердив следующий порядок расположения генов на хромосоме: центромера-HLA-SCA1 -теломера [51], [99], [90], [118], [108], [43].

Более детальные генетические исследования, проводившиеся L. Ranum et al. [96], показали локализацию гена SCA1 в области 6р22-р23. Авторы заключили, что SCA1 располагается дистально к HLA и, кроме того, выявили, что SCA1 лежит центромерно и генетически приближен к высокоинформативному маркеру D6S89. Н. Zoghbi et al. [126] и С. Khati et al. [67] подтвердили тесную связь данного неврологического заболевания с D6S89. С. Jodice et al. [63] картировали рядом с геном SCA1 второй высокополиморфный фланкирующий маркер - D6S274, для которого Lunkes et al. показали абсолютную ассоциацию с SCA1 [72].

В 1993 году группа исследоваьелей под руководством Н. Огг идентифицировала ген SCA1 [89]. Он охватывает 450 т.н. геномной ДНК и состоит из 9 экзонов, из которых только два - 8 и 9 являются кодирующими. В этих экзонах была выявлена последовательность нуклеотидов, нарушение числа которых вызывает развитие заболевания. Скрининг хромосомной области, содержащей ген SCA1, с помощью олигонуклеотидных зондов выявил в ней наличие высокополиморфного нестабильного участка CAG-повторов с экспансией триплетов в случаях заболевания SCA1. Белок ataxin 1, кодируемый данным геном, в зависимости от длины полиглутаминового тракта, определяемого тринуклеотидными повторами CAG (аденин - гуанин - цитозин), в норме содержит от 792 до 825 аминокислот [28]. Была определена структура данной нестабильной последовательности. Она представляет собой цепь тандемных CAG-тринуклеотидов, которая в норме прерывается одним-двумя триплетами CAT (цитозин - аденин - тимин) - CAG...CAG CAT-CAG...CAG или CAG...CAG-CAT-CAG-CAT-CAG...CAG.

Нормальные аллели содержат от 19 до 36 CAG-повторов, более чем в 98% случаев имеют прерывание этой монотонной последовательности и отличаются стабильностью при наследовании [89]. В патологических аллелях, обуславливающих развитие SCA1, происходит утрата триплета CAT, что является сигналом экспансии [6] и приводит к резкому увеличению размеров CAG-цепи -до 43-81 тринуклеотида [37].

Были установлены некоторые клинико-генетические связи при данном заболевании: тесная обратная корреляция между числом повторов с возрастом начала манифестации [89] и продолжительностью болезни [98], прямая корреляция числа триплетов с темпом прогрессирования заболевания [113]. Передача патологических аллелей гена отцом в 63% случаев приводила к увеличению CAG-последовательности (в среднем + 3.3 триплета), тогда как при материнском наследовании в 69% - к отсутствию (уменьшению) изменений числа тандемных тринуклеотидов у потомства (в среднем -0.4) [37]. Было показано, что пол передающего мутантный ген родителя играет большую роль в распределении размера аллелей с экспансией: случаи с наибольшим числом триплетов и ювенильным началом болезни передавались только пораженными отцами [89]. С. Jodice et al. [64] уточнили, что варианты с более чем 54 повторами были унаследованы исключительно от больных мужчин.

Генеалогические исследования

Генотипированные пациенты относятся к 11 большим и 48 маленьким семьям. В Северном регионе отмечены 10 семей (2 и 8, больших и малых семей соответственно), в Центральном - 32 (6 и 26) и в Юго-Западном - 17 (3 и 14). Родословные варьируют по количеству информативных поколений - от 2 до 6. Попытки объединить частные семьи в более крупные оказались безрезультатными. Составление генеалогических карт проводили со слов самих пациентов, их родственников, а также с использованием архивных материалов диспансерного отдела Института здоровья АН РС(Я), в том числе данных L.Goldfarb, собранных при экспедициях по Якутии в 1970-х г.г.

Для обработки и графической визуализации собранной генеалогической информации была использована компьютерная программа Cyrillic 2.1 (Cherwell Scientific Publishing Ltd., C.J. Chapman, 1993-1997).

Геномную ДНК экстрагировали стандартным фенольно-хлороформным методом [74] из 10 мл периферической венозной крови. Забор материала осуществляли вакуумтеинерами с антикоагулянтом ЭДТА (vacutainer EDTA (К3), Terumo, USA). Выделение ДНК проводили как из свежих образцов крови, когда пациенты находились в стационаре, так и из замороженных проб, полученнных в условиях экспедиций.

Реактивы:

Трис, MgCl2 (Sigma); 0.5 М ЭДТА (Life Technologies); 10% SDS (Nalgene); протеиназа K(Boehringer Mannheim GmbH).

Фенол, хлороформ, изоамиловый спирт, NaCI, СНзСООЫа - х.ч., спирт этиловый медицинский (Россия). Перед экстракцией ДНК фенол и этанол подвергали обязательной перегонке.

I этап

1. Замороженный материал оттаивали естественным путем. При работе со свежей кровью отделяли сыворотку отстаиванием пробы в прохладном месте в течение 2-3 часов или центрифугированием при 1500 - 1700 об/мин в течение 5 мин (центрифуга Beckman, ротор до 4000 об/мин). После этого клеточную массу переносили из вакуумтеинера в пробирку на 50 мл. Доводили лизирующим раствором А (трис-НСІ рН 7.6 - 10 мМ; МдСІ2 - 5 мМ; NaCI -10 мМ) объём пробы до 50 мл и перемешивали аккуратным переворачиванием пробирки в течение 5 мин.

2. Осаждали клетки центрифугированием при 2500 об/мин в течение 15 мин.

3. Надосадочную жидкость удаляли и добавляли свежий раствор А (см. пункті). Клетки повторно осаждали (см. пункт 2).

4. Надосадочный слой снова удаляли и клетки суспендировали в 4 мл раствора В (трис-НСІ рН 8.0 - 50 мМ; ЭДТА -100 мМ; NaCI - 100 мМ).

5. В полученную суспензию клеток вносили по 400 мкл 10% SDS, перемешивали встряхиванием и оставляли на 3-4-мин.

6. Добавляли 450 мкл раствора протеиназы К (10мг / 1 мл), перемешивали и инкубировали при + 37 С в течение ночи. II этап

1. Полученную при инкубации смесь (около 5 мл) переносили в пробирку на 15 мл и добавляли равный объём фенола, насыщенного 50 мМ буфером трис-НСІ рН 8.0.

2. Смесь встряхивали в течение 40 мин. (аппарат для встряхивания АВУ-бс), а потом центрифугировали при 2500 об/мин в течение 15 мин.

3. После этого верхний слой переносили в чистую пробирку и добавляли равный объём (около 5 мл) смеси 1:1 насыщенного фенола с подготовленным хлороформом (смесь хлороформа с изоамиловым спиртом (20 : 0.83).

4. Смесь встряхивали 15 мин. и затем центрифугировали (см. пункт 2 I этапа). Верхний слой снова переносили в чистую пробирку, добавляли равный объём хлороформа и повторяли процедуру.

5. Верхнюю фракцию отделяли и переносили в равных долях в три чистые пробирки по 1.6 - 1.8 мл. Добавляли в каждую 2М ацетат Na в количестве 1/10 от объёма образца.

6. Осаждали ДНК из раствора 2 - 2.5 объёмами охлажденного (- 20 0 С) 96% этанола. Пробирки 2-3 раза аккуратно наклоняли для лучшего перемешивания содержимого и отстаивали в течение непродолжительного времени до образования видимых сгустков ДНК.

География распространения мутантного гена SCA1 в Якутии

В силу естественно-миграционных процессов на территории Якутии сформировались три крупных очага накопления мутации - Северный (бассейн нижнего течения р. Индигирка), Центральный (Лено-Алданское междуречье) и Юго-Западный (бассейн верхних течений рек Вилюй и Лена). Из 60 пораженных семей 10 (41 носитель) проживают в Северном регионе, 17 (49) - в Юго-Западном, 33 (101) - в Центральном. Популяционные частоты распространения мутации гена SCA1 в очагах накопления спиномозжечковой атаксии 1 типа представлены в табл.

Наибольшее генетическое разнообразие выявлено в субпопуляции носителей Центрального региона. Здесь зафиксировано 22 мутантных варианта и 8 нормальных. На Севере и Юго-Западе диапазон значительно сужается - по 16 патологических и 7 знормальных аллелей.

Частоты распространения различных аллелей исследуемого гена среди носителей мутации в трех очагах ее накопления представлены в табл.3.

На основании данных гистограмм среди мутантных аллелей можно выделить две группы: 1) с размером CAG-последовательности до 50 триплетов (включительно) и 2) более 50 повторов. В самой крупной субпопуляции носителей мутации - Центральном очаге - аллели первой группы составляют 32,67%, второй - 17,82%. Здесь отмечено несколько наиболее распространенных аллелей - 47- 49 и 51 триплет.

В Юго-Западном очаге первая группа имеет максимальную долю среди всех субпопуляций - 35,71%, вторая минимальную - 14,28%. Наиболее часто в этой группе встречаются 43 - 45 CAG-повторов.

В Северном регионе рассматриваемые аллельные группы составляют 31,71% и 21,95% (соответственно). Такое соотношение показывает смещение распределения мутантных генов в данной субпопуляции в сторону длинных аллелей по сравнению с другими

Распространение аллелей гена SCA1 в трех регионах Якутии. о очагами мутаций гена SCA1. Также здесь отмечена самая высокая частота встречаемости более длинного нормального аллеля (с 30 повторами) - 19,51%, что отличается от показателей Центрального (15,35%) и Юго-Западного (12,24%) очагов. Характерной особенностью северной субпопуляции является наличие в ней 3 из 4 мутантных компаундных гомозигот, генотипированных в Якутии.

Для оценки характера различий между наблюдаемыми частотами аллелей гена SCA1 в 3 очагах распространения мутантного гена в первую очередь необходимо решить вопрос о том, принадлежат ли анализируемые выборки к одной совокупности или к разным. С этой целью мы сравнили дисперсии выборок, используя F-критерий Фишера [19]. Фактические и критические значения F-критерия приведены в табл.4.

Одна Используя достоверную разницу дисперсий (F фактическое превышает F критическое), можно сказать, что Центральный очаг составляет отдельную от других субпопуляций генеральную совокупность. Более же мелкие очаги входят в состав иной, но одной совокупности. Однако, близкие показатели фактического и критического значений F-критерия для Северной и Юго-Западной субпопуляций указывают на то, что при увеличении данных выборок первоначальное отнесение их в одну совокупность может быть пересмотрено.

На основании достоверной разницы некоторых дисперсий, определенной с помощью критерия Фишера, а также значений асимметрии и эксцесса (табл.1) и их средних квадратических отклонений, свидетельствующих о распределении, несоответствующем нормальному [10] во всех региональных выборках, для сравнения анализируемых субпопуляций мы использовали непараметрические критерии [19], [3]. В частности нами были применены парный Т-критерий Уилкоксона и критерий знаков. Полученные результаты (уровни значимости р) попарного сравнения выборок для обоих критериев приведены в табл.5. Таблица 5

Проведенные расчеты показывают, что выборка Центрального очага накопления мутантного гена SCA1 имеет достоверные отличия от Северной и Юго-Западной субпопуляций, которые статистически между собой не различаются. Однако, в силу того, что параметрические и непараметрические критерии сравнения имеют некоторые ограничения применения, для окончательного вывода о значимости различий между частотами аллелей в анализируемых субпопуляциях необходимо сравнить распределения этих частот, оценив расхождения между ними. Для этого мы использовали критерий соответствия х2 Пирсона. Полученные результаты приведены в табл.6. Таблица 6

При передаче родителями (Р) мутантного гена SCA1 потомкам (F1) наблюдается нестабильность патологического аллеля, которая выражается в изменении количества CAG-повторов у детей по сравнению с родительским поколением.

Мы проанализировали 26 групп сибсов с материнским типом передачи и 29 - с отцовским. При получении мутации от матери размеры патологических аллелей в сибстве различались (между минимальным и максимальным значениями) на величину от 0 до 6 повторов, в среднем составляя 1,85 триплета. При передаче заболевания отцом разброс в длине CAG-последовательности у сибсов достигал 10 триплетов, в среднем составляя 4,2 повтора. Рис.6 иллюстрирует эффект пола родителя на разницу между числом повторов у сибсов. (Сплошная линия - тренд неизменного наследования; крупный пунктир - отцовская передача, мелкий - материнская).

Более детально влияние пола передающего родителя на протяженность мутантного аллеля ребенка показано на рис.7. Из 21 рассмотренной пары "мать-ребенок" число CAG-повторов изменилось в 14 из них (66.6%). При этом, увеличение аллеля на 1 и 2 повтора произошло в 7 (33.3%) и 2 (9.5%) случаях соответственно, а уменьшение на 1-2 повтора - в 5 случаях (23.8%). Таким образом при передаче мутации от матери увеличение мутантного аллеля у потомства, в случае ) изменения числа повторов, происходит практически в 2 раза чаще, по j сравнению с уменьшением количества триплетов. Изменений не отмечено в 7 случаях (33.4%). Некоторые статистические характеристики исследованных выборок приведены в табл.7.

Аллельный полиморфизм гена SCA1 в якутской популяции

SCA1 распространена в различных этнических сообществах, в большинстве из которых она составляет сравнительно небольшую часть. Однако в якутской популяции, численность которой по данным В.Б. Игнатьевой составляла в 1996 г. 408,6 тысяч человек [11], в силу ряда причин данный тип наследственной атаксии получил широкое распространение и носительство обсуждаемой мутации составляет на данный период около 46 человек на 100 000 якутского населения. При этом каждый год происходит выявление новых пациентов, а иногда и новых семей.

Проведенный нами популяционно-генетический анализ мутации гена SCA1 в якутской популяции, показал существование некоторых особенностей мутантного гена. К таковым можно отнести уменьшение нижней границы размера патологического аллеля, при котором развивается заболевание, до 39 С AG-триплетов. В различных работах исследователи отмечают в качестве минимального уровня для возникновения болезни 40 повторов и выше, относя более короткие аллели к так называемым "промежуточным". Верхняя граница мутации у якутов находится на отметке 63, превышение которой отмечено один раз - до 72, значительно отличаясь от описываемого в других работах 81 триплета. Существующий диапазон нормальных аллелей также значительно уже описываемого в литературе (9 - 37) и составляет 25 -33 CAG-повтора. Однако действительно редким явлением для SCA1 стало генотипирование в якутской популяции 4 гомозигот, что составляет 7,64% исследованной выборки. Публикаций аналогичных данных для других этнических групп мы не встретили.

Болезни экспансии числа тринуклеотидных повторов, и SCA1 в частности, существуют в популяции благодаря нестабильности соответствующих мутантных генов. По этой причине в настоящей работе уделено большое внимание рассмотрению различных особенностей нестабильности гена SCA1 в якутской популяции, а также анализу определяющих ее факторов.

Зависимость степени нестабильности патологического аллеля от пола родителя, передающего заболевание, является известным фактом. На достаточно большом материале пар "родитель - ребенок" данная закономерность была показана и в якутской популяции. Анализ нестабильности показал ее присутствие и достаточно высокий уровень как при отцовской (82,6%), так и при материнской (66,6%) линиях передачи. Однако специфической чертой нестабильности мутантного гена при передаче его от отца является ее однонаправленность: не зафиксировано случаев уменьшения числа CAG-триплетов при передаче мутации детям, выявлены изменения только в сторону увеличения. Напротив, при передаче заболевания женщиной нестабильность триплетного участка может иметь двоякие последствия: как удлинение, так и укорочение патологического аллеля ребенка, по сравнению с материнским. Данные наблюдения позволяют говорить о том, что в популяционном аспекте существенное значение имеет мужская нестабильность, т.к. она приводит к увеличению размеров аллелей в следующем поколении. Столь принципиальные различия в мужской и женской нестабильности микросателлитных повторов, по мнению некоторых авторов (Brinkman В. et al., 1998; Т.В. Никитина, С.А.

Назаренко, 2000) можно объяснить тем, что сперматозоиды при созревании претерпевают на порядок большее число циклов репликации, чем яйцеклетка, что значимо увеличивает вероятность мутирования таких участков ДНК в ходе мужского гаметогенеза [35, 21]. Кроме того, как показало изучение групп сибсов, уровень нестабильности тем выше, чем длиннее CAG-последовательность носителя.

По причине различных видов изоляции очаги накопления мутации гена SCA1 стали отдельными субпопуляциями, которые в течение ряда поколений развивались самостоятельно. Такие микроизоляты являются удобной моделью изучения влияния факторов внешней среды на динамические мутации. Регрессионный анализ показал, что характерная для SCA1 зависимость числа CAG-повторов ребенка от таковых у родителя имеет разную степень в разных очагах распространения мутации. Отмечено снижение показателя связи рассматриваемых признаков в Юго-Западном очаге, по сравнению с близкими другу другу по данному критерию Центральным и Северным.

Похожие диссертации на Молекулярно-генетическая характеристика спиномозжечковой атаксии SCA1 в Якутии