Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Молекулярно-генетическая характеристика популяции башкир и других народов Волго-Уральского региона

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Молекулярно-генетическая характеристика популяции башкир и других народов Волго-Уральского региона"

^ На правах рукописи

О .. ^ УДК 575:599,577:213.1

сх

Л.

ХУСНУТДИНОВА Эльза Камилевна

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОПУЛЯЦИИ БАШКИР И ДРУГИХ НАРОДОВ ВОЛГО-УРАЛЬСКОГО РЕГИОНА

03.00.15 - Генетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва, 1997

Научные консультанты:

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Лимборская С.А.

доктор биологических наук, профессор Спицын В.А.

доктор биологических наук, профессор Евграфов О.В.

доктор медицинских наук, профессор Баранов B.C.

доктор биологических наук, Перевозчиков И".В.

Ведущая организация: Российский государственный медицинский университет.

Защита диссертации состоится 1997 г.

в_ час. на заседании Диссертационного совета Д 001.16.01

по адресу: Москва, 115478, ул. Москворечье, д.1. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГНЦ РАМН.

Автореферат разослан

1997 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор биологических наук, профессор

Л.Ф.Курило

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Волго-Уральский регион, находясь на границе двух частей света - Европы и Азии, - с древнейших времен был ареной постоянных генетических контактов между сибирскими, индоевропейскими, среднеазиатскими и другими этническими образованиями. В сложной этнической структуре коренного населения Волго-Уральского региона широко представлены народы, относящиеся к различным лингвистическим группам- - финно-угорской ветви уральской языковой семьи (коми, удмурты, марийцы, мордва) и тюркской ветви алтайской языковой семьи (татары, башкиры, чуваши). По антропологическому составу эти народы относятся к европеоидной расе с различной долей монголоидного компонента. Волго-Уральский регион подразделен и в природно-экологическом отношении: его население проживает в различных физико-географических зонах - от Прикаспийских степей до тайги Зауралья и тундры Полярного Урала. Очевидно, все вышеизложенное должно иметь отражение в структуре генофонда современного коренного населения Волго-Уральского региона.

В настоящее время некоторые популяции данного региона изучены по целому ряду иммуно-биохимических маркеров генов. Однако генетическая структура населения региона в целом не изучена. Кроме того, совершенно не исследован полиморфизм ДНК. Генетическая изменчивость, наблюдаемая на уровне ДНК, существенно выше, чем на уровне белков. Этим определяется значительный научный интерес изучения полиморфных ДНК-локусов в качестве генетических маркеров популяций. В настоящее время изучение полиморфизма ДНК проводится во многих популяциях мира, при этом в исследования включаются как диаллельные, так и гипервариабельные локусспецифические последовательности ДНК . ядерного и

митохондриального геномов. Изучение полиморфных локусов ДНК сразу двух геномов: ядерного к митохондриального значительно увеличивает возможности исследования генетических процессов в популяциях человека.

Цель работы. Изучение структуры генофонда коренного населения Волго-Уральского региона по данным о полиморфизме ДНК ядерного и митохондриального геномов.

Задачи исследования.

1. Провести изучение трех типов полиморфных ДНК-маркеров ядерного генома (диаллельных, мультиаллельных и мульТилокусных) и рестрикционно-делеционного полиморфизма У-области и О-ггетли митохондриального генома в популяциях Волго-Уральского региона.

2. Определить соотношение европеоидных и монголоидных характеристик в генофонде народов Волго-Уральского региона до данным о полиморфизме ДНК ядерного и митохондриального геномов.

3. Определить степень генного разнообразия популяции башкир и народов Волго-Уральского региона по данный "классических" и ДНК-маркеров ядерного генома и определить положение генофонда народов региона в ряду взаимодействующих Евразийских генофондов.

4. Провести сравнительный анализ генного разнообразия народов Волго-Уральского региона по данным полиморфизма ДНК двух геномов - ядерного и митохондриального.

5. Провести сравнительный анализ генетической близости популяции башкир и других народов Волго-Уральского региона на основе анализа "классических" маркеров, полиморфизма ДНК ядерного генома и митотипов митохондриальной ДНК.

6. Определить возможность применения метода геномной дактилоскопии на основе ДНК фага М13 для оценки генетической

дифференциации и генетического родства популяций на уровне этнических групп и народов.

7. Оценить информативность трех типов полиморфных ДНК-маркеров (диаллельных, мультиаллельных и мультилокусных) для популяционно-генетических исследований на уровне этнических групп и народов.

8. Для населения Башкортостана провести анализ полиморфизма ДНК-локусов, маркирующих наследственную патологию: МЕТ, D^S2Ъ, сцепленных с геном трансмембранного регуляторного белка муковисцидоза (ТРБМ), и мутации лР508 в семьях с муковисцидозом; частот МзрЬаллелей гена фенилаланингидроксилазы (ФАГ) и мутации 11408\'/ в семьях, пораженных фенилкетопурией.

Научная новизна. Впервые в семи популяциях Волго-Уральского региона (башкир, татар, чувашей, удмуртов, марийцев, мордвы и коми) изучен полиморфизм ДНК ядерного и митохондриального геномов и дана молекулярно-генетическая характеристика положения народов данного региона в мировом распределении частот генов.

Обнаружено своеобразие генофонда народов Волго-Уральского региона, заключающееся во включении в их состав и европеоидного, и монголоидного типов ядерной и митохондриальной ДНК.

Показана эффективность использования гиперполиморфизма минисателлитов ДНК человека, выявляемого на основе гибридизации типа "фингерлринт", в популяционно-генетических исследованиях. Продемонстрированы выгодные стороны новой технологии возможность адекватного описания как полуляционной структуры большой подразделенной популяции, принадлежащей к одному этносу, так и генетической структуры различных в этническом отношении популяций.

В популяциях Волго-Уральского региона проведено сравнительное изучение иммуно-биохимического полиморфизма и полиморфизма ДНК ядерного генома. Показано соответствие генетической дифференциации популяций Волго-Уральского региона, оцениваемых по обоим типам маркеров ядерного генома, что подтверждает возможность прогнозирования результатов исследования полиморфизма ДНК, исходя из достижений традиционной популяционной генетики.

Сравнительный анализ уровней дифференциации народов Волго-Уральского региона по ядерному и митохондриальному геномам обнаружил близость уровней дифференциации этих двух типов генома.

Определена степень генетической близости этногеографических групп башкир й других популяций Волго-Уральского региона на основе анализа полиморфизма ДНК ядерного и мигохондриального геномов.

Установлено выраженное неравновесие по сцеплению определенных аллелей полиморфных сайтов ДНК-локусов МЕТ и Б7823 с геном ТРБМ и М5р1-аллелей с геном ФАГ в семьях высокого риска -из Башкортостана; обнаружена высокая частота мутации дР508 у больных муковисцидозом (58%) и мутации К.408\Уу больных фенилкетонурией (38%) из Башкортостана.

Практическая значимость. Молекулярно-генетическое изучение " народов Волго-Уральского региона имеет важное' теоретическое и практическое значение, поскольку результаты его могут быть применены в различных областях науки: в генетике, медицине, антропологии и археологии, истории, этнографии и лингвистике. В плане генетики народонаселения - это описание генофонда, родства и генетической близости народов Волго-Уральского региона, с одной стороны, а с другой - это определение положения Уральского генофонда в ряду взаимодействующих Евразийских генофондов. В общем плане популяционно-генетических исследований определение частот генотипов

и аллелей ДНК-локусов в популяциях Волго-Уральского региона является новой информацией для геногеотрафического изучения одного из важнейших регионов России - Урала.

Основные итоги диссертации могут быть использованы для изучения полиморфизма ДНК в популяционио-генетических исследованиях и для рассмотрения молекулярно-генетических механизмов дифференциации популяций человека. Примененные в работе новые методы исследований и полученные результаты послужат основой для дальнейшего изучения генетики населения Волго-Уральского региона и сравнительного анализа Евразийских генофондов.

Результаты работы позволят рекомендовать для активного использования в популяционно-генетических исследованиях новый маркер - мультилокуснуго пробу ДНК фага М13, выявляющую широкий полиморфизм в популяциях человека разного иерархического уровня. ' . Полученные данные могут представлять практический интерес и для целей судебной экспертизы в случае использования метода геномной дактилоскопии на основе ДНК-зонда М13 и гипервариабельного локуса гена аро В для идентификации личности или установления отцовства.

Полученные в работа данные по ПДРФ анализу ДНК-локусов, сцепленных с генами ТРБМ и феншхаланингидроксилазы, в популяции башкир, в семьях высокого риска и у больных, а также данные по частоте мутаций дР508 у больных муковисцидозом и И408\У у больных фенилкегонурией да Башкортостана имеют существенное значение для выявления гетерозиготного носительства мутаций в семьях высокого риска, верификации диагноза после .рождения и пренатальной диагностики муковисцидоза и фенилкетонурии в Башкортостане.

Положения, выносимые на защиту.

1. Своеобразие генофонда народов Волго-Уральского региона в " ' ряду взаимодействующих Евразийских генофондов, заключающееся в

обнаружении у них как европеоидного, так и монголоидного типов ядерной и митохондриальной ДНК.

2. Одинаковая информативность изучения "классических" и ДНК-маркеров ядерного генома при оценке межпопуляционной дифференциации народов Волго-Уральского региона.

• 3. Сходство уровней межпопуляционной дифференциации двух независимо эволюционирующих геномов народов Волго-Уральского региона - ядерного и митохондриального.

4. Преимущество использования полиморфизма, открываемого мультилокусной пробой ДНК фага М13, по сравнению с полиморфизмом "классических" и монолокусных ДНК-маркеров при оценке генетических расстояний между популяциями.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на VI, VII, VIII Intern, congresses of Finno-Ugristarum (Syctyvkar, 1988; Debrecen, 1990; Jyvaskyla, 1995), Intern, congress of Human genetics (Washington, 1991), 2-м Всесоюзном съезде медицинских генетиков (1990), 2-й Всесоюзной конференции "Геном человека" (1991), Intern, conference "Human genome" (Nice, France, 1992), Международной научной конференции "Россия и Восток; проблемы взаимодействия" (Уфа, 1993), 1-м (3-м) Российском съезде медицинских генетиков (Москва, 1994), 1-м Российском съезде ВОГиС (Москва, 1994), 2nd Balkan meeting of human genetics (Istanbul, 1996), 9th Intern, congress of Human genetics (Rio-de-Janeiro, 1996), 2-м Международном конгрессе этнографов и антропологов (Уфа, 1997), Intern, congress of Molecular medicine (Berlin, 1997), 4th Intern. Workshop "Mutation detection'97" (Brno, 1997), HGM-97 (Toronto, 1997), на научных семинарах Университета г. Мюнхена (1997) и МГНЦ РАМН (1997).

Структура и объем работы. Работа изложена на 343 страницах машинописи, состоит из введения, обзора литературы, описания

материалов и методов исследования, результатов исследования и обсуждения, заключения, выводов и списка литературы (включает 352 источника, из которых'216 зарубежных). Работа иллюстрирована 76 таблицами и 37 рисунками.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использованы 654 образца ДНК, выделенных из крови коренных жителей - башкир 4 районов Башкортостана, представляющих разные исторически сложившиеся этногеографические группы, коми-зырян Сысольского района Коми; татар Елабужского и Альметьевского районов Татарстана; удмуртов Мало-Пургинского района Удмуртии; мордвы Старошайгинского района Мордовии; чувашей Моргаушского района Чувашии; мари Звениговского района Марий Эл. Материал собран в ходе экспедиционных выездов 1989-1996 г.г.

Анализ ДНК-локусов MET, D7S23, аро В и ФАГ ядерного генома и рестрикционно-делеционный полиморфизм мтДНК проводили методом полимеразной цепной реакции синтеза ДНК (Маниатис с соав., 1984; PCR technology, 1989). Блот-гибридизацию ДНК фага М13 проводили согласно общепринятым методам (Маниатис с соав., 1984; Southern, 1975; Vassart et al., 1987). Олигонуклеотидные праймеры синтезированы в фирме "Диа-М", эндонуклеазы и термостабильная ДНК-полимераза в фирме "Бион" (Москва). Часть исследований проводили на базе Отдела молекулярных основ генетики человека Института молекулярной генетики РАН. Образцы крови больных муковисцидозом и фенилкетонурией были предоставлены медико-генетической консультацией г. Уфы и. Республиканской детской клинической больницей.

Математическую обработку результатов исследования проводили на . ПЭВМ IBM 486 DX4 с использованием пакетов программ

статистического анализа "Diploid.foi", BMDP, "Rows x Columns" и "Статистика", а также с применением программного обеспечения Microsoft Excel. Генетические расстояния между популяциями рассчитывали по методу Nei (1978) и Животовского (1979), генетическую дифференциацию - по методу Nei (1973) и Lynch (1991).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. Анализ ПДРФ ПИК и митотипов в V-области и Р-петле митохондриалъного генома в популяциях Волго-Уральскогорегиона В 7 популяциях Волго-Уральского региона изучен рестрикционно-деяеционный полиморфизм в V-области и D-петле мтДНК. Результаты исследования рестрикционно-делеционного полиморфизма в V-области мтДНК в популяциях Волго-Уральского региона свидетельствуют о неоднородности исследуемых популяций, дают представление1 о распространенности "азиатской" делеции и AvaII-сайта в Волго-Уральском регионе. В изученных популяциях наибольшая частота делеции выявлена у юго-западных башкир (7.7%) и в популяции марийцев (6.2%) (рис. 1). "Азиатская" делеция отсутствовала в популяциях чувашей, мордвы и у юго-восточных башкир. Неравномерное распределение делеции как между этногеографическими группами башкир, так и народами Волго-Уральского региона, по-видимому, связано со сложной историей этногенеза башкир и соседних народов Волго-Уральского региона.

Инсерция в исследованных популяциях Волго-Уральского региона не обнаружена. Частота обнаружения сайта Avall в позиции 8249 в популяциях Волго-Уральского региона варьировала от 1.5% в популяции мордвы до 9.1% в эгногеографической группе северозападных башкир (рис. 2). В популяциях мордвы, коми и чувашей частоты аллеля "+" для AvaII/8249 оказались низкими и достоверно не

12 1

Рисунок 1. Делецнонный полиморфизм У-области митохондриалыюй ДНК в четырех этногеографических группах башкир и в популяциях Волго-Уральского региона: 1 - северо-восточные башкиры, 2 - северозападные башкиры, 3 - юго-западные башкиры, 4 - юго-восточные башкиры, 5- башкиры в целом, 6 - татары, 7 -марийцы, 8 -мордва, 9 - удмурты, 10 - чуваши, Л - коми. (По'оси ординат - частота в %)

12 -9 6 3 О

I ,

_ 1

■и

1

10 11

Рисунок 2. Рестрикционный полиморфизм У-области митохондриалыюй ДНК в четырех этногеографических группах башкир и в популяциях Волго-Уральского региона (обозначения те же, что на рисунке 1). (По оси ординат - частота в %)

отличались от данного показателя у монголов (1.29). Наиболее высокие значения частот АуаП-сайта найдены у северо-западных и юго-западных башкир, которые по данной полиморфной системе достоверно отличаются от популяции монголов (р < 0.01) и приближаются к среднеевропейским значениям (7.96).

Сопоставление с литературными данными показало, что в популяциях Волго-Уральского региона в целом частота делеции существенно ниже, чем в среднем в популяции монголов, а по частоте АуаП-сайта исследуемые популяции занимают промежуточное положение между монголами и популяциями Европы (рис. 3).

Анализ результатов по двум генетическим маркерам У-области мтДНК в популяциях Волго-Уральского региона позволил выявить все

12

9 6 3 0

12 3 12 3

Делеция А тП-рестрищия

Рисунок 3. Рестрикционно-делеционный полиморфизм У-области митохондриальной ДНК в некоторых популяциях мира: 1 - монголы, 2 - популяции Волго-Уральского региона, 3 - европейцы. (По оси ординат - частота в %).

возможные варианты митотипов. В большинстве изученных популяций обнаружено 3 митотипа, характерных для населения Азии и Америки. В популяциях чувашей, мордвы и у юго-восточных башкир зарегистрировано 2 митотипа. Митотип "4", ранее не встречавшийся в литературе, обнаружен только в популяции удмуртов. На основе полученных данных для исследованных популяций были рассчитаны показатели генного разнообразия, которые в большинстве изученных популяций оказались близкими к монголам и бурятам (Самбуугийн с соав., 1991; Петрищев с соав., 1993).

Кроме изучения делеционно-рестрикционного полиморфизма V-области мтДНК нами в популяциях Волго-Уральского региона был проведен анализ рестрикционного полиморфизма участка 16081-16545пн главной некодирующей области мтДНК, расположенной в D-петле. В работе использованы следующие эндонуклеазы рестрикции: Avail, ВатНГ, EcoRV, Kpnl, Rsal (таблица 1).

Таблица 1. Частоты сайтов рестрикции в Б-петле митохондриалыюй ДНК в популяциях Волго-Уральского региона (%)

Фермент Локализация сайта, тип полиморфизма Татары (п=57) Мордва (п=55) Марийцы (п~52) Удмурты (п=62) Чуваши (п=44) Коми (п=45) Башкиры (п-216)

Avail (-) 16390 3.51 3.64 3,85 3.23 2.27 6.60 4.61

BamHI (+)16389 Ï .75 3.64 3.85 1.61 О 0 2.76

EcoRV Kpnï........ (+) 16274 .....(-)Ï6129..... 0 0 9.09 б .....ÏT.54 0 0 0 0

8.06 11.36 20.0 15.4

Rsal (-) 16125 1.75 0 0 0 0 2.20 0

Rsal (-) 16303 3.51 7.27 5.77 8.06 6.82 2.20 3.23

Rsal (-) Ï63ÏO 0 0 0 • 0 0 0 0.92

Полученные данные свидетельствуют о существенных различиях в степени полиморфизма главной некодирующей области мтДНК в проанализированных популяциях Волго-Уральского региона, различающихся по этническому происхождению, и о своеобразии рестрикционного полиморфизма некодирующей области мтДНК в изученных популяциях, заключающемся в обнаружении у них как европеоидных, так и монголоидных типов мтДНК. В то же время по частотным характеристикам сайтов ЕсоЯУ/16274, НзаМбЗОЗ, 11за1/16310 некоторые популяции Волго-Уральского региона отличаются как от европеоидов, так и монголоидов.

Изучение соотношения европеоидных и монголоидных компонентов в митохондриальком генофонде народов Волго-Уральского региона (по Ниль и Шелл, 1958) позволило обнаружить большую пропорцию европеоидности в популяциях коми (83%) и мордвы (76%), меньшую - в популяциях марийцев (53%) и чувашей (63%).

Митотипический состав генофонда популяций Волго-Уральского региона также крайне своеобразен: из 14 выявленных митотипов только 2 являются общими для всех популяций и встречаются с высокой частотой, тогда как остальные митотипы являются редкими и низкочастотными. Полученные нами данные по изучению полиморфизма мтДНК в популяциях Волго-Уральского региона согласуются с данными истории, антропологии и этнографии о наличии европеоидных и монголоидных компонентов в генофонде этих народов. Кроме того, они вносят новую информацию о процессах метисации, сыгравших, по мнению многих исследователей, одну из основных ролей в сложной истории формирования как башкирского народа, так и популяций Волго-Уральского региона.

Максимальный показатель миготипического разнообразия Ь среди популяций Волго-Уральского региона обнаружен у юго-западных

башкир (Ь = 0.65), который сходен с таковым у европеоидов (Ь = 0.68). В этногеографических группах юго-восточных и северо-западных башкир, а также в популяции коми (Ь = 0.56, 0.52 и 0.56, соответственно) показатель генного разнообразия оказался-близким к Ь в популяциях монголов (Ь = 0.56). В остальных популяциях Волго-Уральского региона показатель митотипического разнообразия несколько ниже, чем у европеоидов (р < 0.05) и монголоидов (р < 0.05). Для'получения более детальной информации о митогипах мтДНК в популяциях Волго-Уральского региона необходимо провести секвенирование мтДНК.

2. Анализ полиморфизма ДИК-локусов МЕТ и Р7Я23. тепленных с геном муковисичдоза. в популяциях Волго-Уральского региона

и у больных муковисцидозом. '

В результате анализа полиморфизма ДНК-локусов МЕТ и Б7823, сцепленных с геном муковисцидоза (МВ), в 4-х этногеографических группах башкир и .Других популяциях Волго-Уральского региона установлено, что аллели данных локусов встречаются во всех популяциях с высокой частотой, близкой к 0.5 (таблица 2). Статистически достоверное отклонение от равновесия' Харди-Вайнберга по локусу МЕТ выявлено в популяции удмуртов, -где _ достоверно доминируют гомозиготы А2А2, и в популяции коми, где наблюдается недоста!;ок гетерозигот, преобладание фенотипа А1А1. По-видимому, недостаток гетерозигот в этих популяциях связан с действием микроэволюционных сил на генотипическую структуру этих популяций (случайный дрейф генов, дифференцирующий отбор). В результате исследований по локусу МЕТ установлено существенное различие в распределении частот генотипов между популяцией удмуртов, с одной стороны, и популяциями башкир, татар, мордвы, марийцев, чувашей - с другой (у} = 20.71,22.28,28.08,19.66,16.16, соответственно). Кроме того,

Популяции N генотипы (абс.) X2 частота аллелей

А1А1 А1А2 АгАг А1 А2

1. Башкиры в целом 212 45 110 57 0.36 0.47±0.02 0.5310.02

а) Северо-восточные башкиры 50 8 31 11 2.99 0.4710.04 0.5310.04

б) Юго-восточные башкиры 54 10 25 19 ; 0.12 0.4210.05 0.5810.05

в) Северо-западные башкиры 45 9 26 10 1.09 0.4910.06 0.51Ю.06

г) Юго-западные башкиры 63 18 28 17 0.77 0.5110.04 0.4910.04

2. Татары 88 34 40 14 0.15 0.6110.04 0.39Ю.04

3. Марийцы 53 17 28 8 0.41...... 0.58+0.05 0.4210.05

4. Мордва 58 29 25 4 0.20 0.72+0.04 0.2ВЖ04

5. Удмурты 54 16 10 28 20.12* 0.39+0.06 0.6110.06

6. Чуваши 42 13 22 7 0.20 0.57+0.05 0.4310.05

7. Коми 42 18 12 12 7.29** 0.57+0.06 0.43+0.06

Примечание: * - р < 0.001, ** - р < 0.01.

достоверные различия выявлены между популяцией коми и популяциями башкир, мордвы и марийцев {%г - 10.61,8.81,6.04, соответственно).

По локусу 07Б23 в группе северо-восточных башкир выявлен избыток гетерозигот С1С2, а в популяции мордвы - избыток гомозигот С1С1 (таблица 3).

Популяции N генотипы (абс.) . х2 частота аллелей

С,С, С!С2 СгСг С1 С:

1. Башкиры в целом 202 53 106 43 0.548 0.5210.02 0.48+0.02

а) Северо-восточные башкиры 51 9 34 8 5.68* 0.50±0.04 0.50±0.04

б) Юго-восточные башкиры 54 17 26 11 0.12 0.55+0.05 0.45+0.05

в) Северо-западные башкиры 44 12 22 10 0.002 0.52+0.05 0.48±0.05

г) Юго-западные башкиры 53 15 24 14 0.19 0.5110.05 0.4910.05

2. Татары 45 12 21 12 0.20 0.50±0.05 0.5010.05

3. Марийцы 50 14 25 11 0.001 0.53+0.05 0.4710.05

4. Мордва 43 23 11 9 7.87** 0.66Ю.06 0.34+0.06

5. Удмурты 53 13 19 21 3.76 0.42+0.05 0.58+0.05

6. Чуваши 43 6 26 11 .2.19 0.44±0.05 0.56+0.05

7. Коми 42 11 23 8 0.46 0.54±0.05 0.46+0.05

Примечание: * - р < 0.05, ** - р < 0.01.

Сравнительный анализ этих популяций по частотам генотипов позволил выявить достоверное отличие между северо-восточными башкирами и популяциями мордвы, удмуртов {у} = 17.38 и 10.77). Вместе с тем, популяция мордвы имела достоверные различия по частотам генотипов локуса 07Э23 с башкирами, татарами, марийцами, удмуртами, чувашами и коми (х2 = 14.24,6.97, 7.35, 8.76,16.25).

Сравнительный анализ распределения частот аллелей ДНК- . локусов МЕТ* и 07823 среди популяций Волго-Уральского региона с . * аналогичными литературными данными по другим ■ популяциям мира показал существование генетической подразделенности популяций человека по данным полиморфным системам ДНК. Так, распределение частот аллелей локуса МЕТ в изученных популяциях хорошо " соответствует аллельному полиморфизму данного локуса в Санкт-Петербургской популяции, в популяциях Азербайджана, Белоруссии, Украины, Западной Европы и достоверно отличается от такового в • популяции Литвы (р < 0.01). Исключение составляют популяции мордвы и удмуртов. Распределение частот аллелей локуса 07823 в. популяциях ■ Волго-Уральского региона соответствует таковому в популяциях Литвы, Краснодара и Белоруссии и достоверно отличается от популяций Санкт-Петербурга, Москвы и Азербайджана (р < 0.01).

Изучение полиморфных ДНК-маркеров в различных популяциях представляет интерес не только с точки зрения характеристики генетической структуры популяций, но и в плане целесообразности внедрения конкретных молекулярно-генетических подходов в практику медико-генетического консультирования в изучаемом регионе. Анализ частоты встречаемости генотипов и аллелей ДНК-локусов МЕТ и 07Б23 в 26 семьях высокого риска и у больных МВ в Башкортостане (рис. 4) позволил установить выраженное неравновесие по сцеплению гена ТРБМ с аллелем А| в системе Мй-Н/Мвр! и аллелем Сг в системе С5.7/Нт61 в популяции Башкортостана (анализ стандартного коэффициента неравновесия Аб! доказывает тесное сцепление с мутацией МВ аллеля Сг (0.39) и аллеля А| (0.29). Результаты нашего исследования согласуются с литературными данными (Иващенко, 1992).

В 26 семьях с риском МВ из Башкортостана проведен ДНК-анализ мутации ДР508 с использованием полимеразной цепной реакции.

А1А1 A1A2 A2A2 A1 A2

Генотипы Аллели

Генотипы Аллели

□ - доноры □ - больные муковисцвдозом

Рисунок 4. Распределение частот встречаемости аллелей и генотипов полиморфных локусов МЕТ (А) и B7S23 (Б) у здоровых доноров и больных муковисцидозом детей.

Обнаружено, что частота мутации AF508 у больных MB составляет 58%, что свидетельствует о высоком вкладе AF508 в развитие тяжелых клинических форм MB в Башкортостане и эффективности использования ДНК-анализа AF508 для пренатальной диагностики. Среди 15 семей с идентифицированной мутацией AF508 в Башкортостане 33.3% составили русские семьи, по 13.3% - татарские и чувашские семьи, по 6.8% -украинская и башкирская семьи и 26.7% - метисные браки. Таким образом, в популяции башкир мутация AF508 встречается крайне редко, что объясняется, по-видимому, особенностями этногенеза башкир!

Анализ полиморфизма ДНК-локусов МЕТ и 07823, сцепленных с геном ТРБМ, показал, что среда населения Башкортостана большая доля хромосом с мутацией ДР508 ассоциирована с аллелями А| и Сг (87% и 75%, соответственно). Подобная картина наблюдается и в других популяциях России и Западной Европы, • что позволяет сделать предположение о происхождении мутации ДР508 в Башкортостане от европейских популяций.

3. Анализ распределения МзрТ-полилюрфпых аллелей гена феиияаланиигидроксилазы в популяциях Волго-Уральского региона и у больных фенилкетонурией.

Анализ распределения Мзр1-полиморфных аллелей гена ФАГ в популяциях Волго-Уральского региона позволил установить, что аллельные формы МБр1 локуса ФАГ встречаются в изученных популяциях с высокой частотой (таблица 4). По локусу ФАГ у северовосточных башкир и татар выявлен недостаток гетерозигот. По характеру распределения частот генотипов данного локуса установлены достоверные различия между северо-восточной группой башкир и большинством других изученных популяций Волго-Уральского региона. Сравнительный анализ распределения частот Мбр1-полиморфных аллелей локуса ФАГ с литературными данными обнаружил сходство в распределении популяций Волго-Уральского региона с европейскими популяциями и существенное различие с популяциями Азии (Оа1£ег а!., 1989).

Анализ распределения частот МБр1-аллелей гена ФАГ в 37 семьях высокого риска и у больных ФКУ в Башкортостане (рис. 5) позволил установить выраженное неравновесное сцепление мутаций гена ФАГ с Мзр! аллелем (а), что позволяет использовать данный маркерный локус

Популяции п Генотипы (абс.) Частота аллелей X2

АЛ Аа аа А а

а) Юго-восточные башкиры 57 7 33 17 0.41+0.04 0.59+0.04 2.16

б) Северо-восточные башкиры 47 16 14 17 ' 0.49+0.06 0.5110.06 7.67*

в) Северо-западные башкиры 50 12 22 16 0.46±0.05 0.5410.05 0.65

г) Юго-западные башкиры 50 5 28 17 0.38±0.04 0.62+0.04 1.78

1.Башкиры в целом 204 40 97 67 0.43±0.02 0.57+0.02 0.21

2. Татары 53 14 19 20 0.44+0.05 0.56+0.05 3.97*

3. Чуваши 50 8 24 18 0.40±0.05 0.60+0.05 0.01

4. Марийцы 53 9 26 18 0.4210.05 0.5810.05 0.01

5. Мордва 58 11 29 18 0.44+0.05 0.5610.05 0.01

6. Удмурты 48 7 29 12 0.4510.04 0.5510.04 2.36

7. Коми 42 8 20 14. 0.4310.05 0.57+0.05 0.03

Примечание: * -р<0.01

для анализа информативности в семьях высокого риска в республике.

Изучение территориального и этнического распределения ФКУ обнаружило высокую частоту ФКУ в Башкортостане (1:10707), неравномерную территориальную и этническую распространенность с более частой встречаемостью ее в западных и центральных районах. Региональные особенности распределения ФКУ в Башкортостане, по-

0 - доноры □ - больные фенилкетонурией

Рисунок 5. Распределение полиморфных МЬрЬгенотипов и аллелей ДНК-локуса ФАГ на нормальных и ФКУ-хромосомах.

видимому, обусловлены историей формирования ее популяции, существованием различий брачной структуры субпопуляций и разной степенью их изолированности.

ДНК-анализ мутации 11408\¥ гена ФАГ в 41 семье, пораженной ФКУ, из Башкортостана показал, что доля этой мутации составляет 38%, что обосновывает необходимость использования ДНК-анализа мутации 11408\У в Башкортостане для пресимптоматической и пренатальной диагностики ФКУ. Среди 23 семей с идентифицированной 11408\У мутацией 47.8% составили русские семьи, 17.4% - татарские, по 4.3% - чувашская и башкирская семьи и 26.2% - метисные браки. Таким образом, анализируемая мутация оказалась наиболее распространенной среди больных славянского происхождения. Обнаруженная нами высокая степень сцепления мутации 11408АУгена ФАГ с Мзр1-аллелем "а" (Дя! = 0.37) (что является характерным и для других популяций Европы) позволила сделать предположение о. происхождении мутации 11408\У в гене ФАГ в Башкортостане от европейских народов.

4. Анализ полиморфизма гипервариабельного локуса гена аполипопротеипа В (аро В) в популяциях Волго-Уральского региона В 4-х этногеографических группах башкир и других популяциях Волго-Уральского региона впервые проведен анализ аллельного полиморфизма гипервариабельного локуса З'-фланкирующей области гена аро В. По критериям у} и О-статистики, используя компьютерную программу ЯхС на основе алгоритма, описанного Роффом и Бенценом, во всех популяциях Волго-Уральского региона показано соответствие распределения наблюдаемых частот встречаемости генотипов локуса аро В равновесному распределению Харди-Вайнберга. Среди 607 обследованных индивидов выявлено 16 аллельных вариантов минисателлита аро В с размерами от 560 до 970 пар нуклеотидов и с различной частотой встречаемости (рис. 6). По распределению частот аллелей гипервариабельного локуса аро В установлены достоверные . различия между большинством исследованных популяций Волго-Уральского региона (р < 0.01).

Сравнительный анализ частот распределения аллельных вариантов локуса аро В в популяциях Волго-Уральского региона с литературными данными позволил выявить достоверные различия (р < 0.01) популяций Волго-Уральского региона от популяций русских г. Москвы, финнов, саами и популяций Южной Азии (Renges е1 а1., 1992; Погода с соав., 1995; ЬаЬегто е1 а1., 1996). Согласно полученным данным, достоверные различия обнаружены также Между популяциями башкир, татар, коми и популяциями Сибири, Австрии, Бельгии фесопо й а1., 1990; Котлярова с соав., 1994). Таким образом, в регионе отмечается как характерное для европеоидных народов распределение частот аллелей локуса аро В, так и свойственное монголоидным народам, что, по-видимому, является следствием смешанного европеоидно-монголоидного происхождения народов региона. Так, по распределению частот аллелей аро В 34 и'аро ;;

0,5-, 0,450,40,35-

S! Башкиры В Татары

□ Мордва

□ Марийцы В Коми

0,30,250,2-

□ Удмурты Ш Чуваши

0,150,10,05-

25 28 29 30 32 34- 36 37 38 40 42 44 46 48 50 52

Рисунок б. Распределение частот аллелей гипервариабелыюго локуса аро В в популяциях народов Волго-Уральского региона. (По оси абсцисс -число гипервариабельных элементов, по оси ординат - частоты аллелей).

36 популяции башкир и татар близки к монголоидным популяциям (Deka et al., 1992; Evans et al., 1993), а популяции марийцев, мордвы, удмуртов, чувашей и коми - к популяциям европеоидов (Renges et al., 1992; Tikkanen et al., 1992; Погода с соав., 1995).

Изучение соотношения европеоидных и монголоидных компонентов в генофонде народов Волго-Уральского региона по данным полиморфизма четырех ДНК-локусов (MET, D7S23, ФАГ и аро В) позволило обнаружить большую пропорцию европеоидности. Среди исследованных популяций самая высокая доля европеоидности выявлена в популяциях чувашей (98.3%) и мордвы 94.8%), самая низкая - в популяциях башкир (66.3%) и татар (67.8%).

Важным параметром полиморфной системы, характеризующим как ее информативность при использовании в популяционно-генетических исследованиях, так и генетическую структуру популяций, является гетерозиготность. Наиболее высокие значения фактической гетерозиготности (73.4 ± 5.52% и 70.0 ± 6.48%) выявлены в популяциях мордвы и коми и соответствуют таковым в европеоидных популяциях, описанных в литературе. В других популяциях этот показатель оказался несколько ниже. Наименьшее его значение - 59.4 ± 3.32%, установлено в популяции башкир и соответствует таковым в популяциях Японии и качари Северной Индии (Fukuyama et al., 1992; Deka et al., 1992). При этом в различных этногеографических группах он варьирует от 52.46 ± 6.39% до 72.55 ± 6.31%. Самый низкий показатель гетерозиготности установлен у юго-восточных башкир, что может указывать на более низкий темп обмена генетической информацией, обусловленный, вероятно, некоторой изолированностью этого района в Зауралье.

Таким образом, результаты анализа полиморфизма гипервариабельного локуса аро В в популяциях Волго-Уральского региона свидетельствуют о высокой информативности данного локуса для популяционно-генетических исследований в силу его мультиаллельности и высокой гетерозиготности в популяциях.

5. Анализ полиморфизма ДНК, выявляемого методом геномной дактилоскопии на основе ДНК фага М13. в популяциях Волго-Уральского региона

Впервые в нашей работе проведено изучение возможности использования гиперполиморфизма минисателлитов ДНК человека, выявляемого на основе гибридизации типа "фингерпринт" в популяционно-генетических исследованиях на уровне этнических групп башкир и народов Волго-Уральского региона. В популяционных

исследованиях были сделаны лишь первые попытки использования минисателлитного гиперполиморфизма ДНК, показавшие его преимущества и трудности, связанные с анализом получаемых данных (Барышева с соав., 1989; 1991; Gilbert et al., 1990; Jeffreys et al., 1991; Bellamy et al., 1991). На рисунке 7 представлен образец радиоавтографа (РА) блот-гибридизации ДНК человека с ДНК фага М13. Анализ полученных РА производился визуально: учитывались все полосы гибридизации, поддающиеся разрешению, т.е. в зоне от 1.7 до 10 тпн. Всего для семи популяций Волго-Уральского региона в этой зоне обнаружено 80 фрагментов гибридизации. В результате анализа данных "ДНК-фингерпринта" установлены достоверные популяционные различия как по оценке среднего числа фрагментов гибридизации у индивидуума, так и по распределению частот некоторых фракций. Так, наибольшее значение среднего числа фрагментов гибридизации у индивидуума отмечено в популяции чувашей (20.29 ±0.52), наименьшее -в популяции коми (14.88 ± 0.51) и северо-западной группе башкир (14.89 ±0.41).

Анализ распределения частот встречаемости фрагментов гибридизации ДНК человека с зондом М13 по их позициям на электрофореграмме в популяциях Волго-Уральского региона (рис. 8) показал, что самый частый фрагмент имеет размер -3450 пн: в 8 из 10 . исследованных популяций его частота достирает 1, т. е. встречается у всех обследованных. Однако, у северо-восточных и юго-западных башкир частота его составила 0.98. Согласно литературным данным, этот фрагмент с частотой 1.0 встречается в большинстве исследованных на сегодняшний день популяций человека (Барышева с соав., 1991), что позволяет считать его по крайней мере видоспецифичным. В то же время, обнаруженное нами отсутствие данного фрагмента ~ в 2% случаев для популяций дает возможность предположить, что такой фенотип

23.7

О «9 9"5

Рисунок 7. Полиморфные В$рМ - фрагменты ДНК человека, выявляемые при гибридизации с зондом ДНК фагаМ13. (1 - 20 - "фингерпринты" отдельных индивидов, 21 - маркер молекулярной массы - фрагменты ДНК фага X, рестриктированной НтсИП)

яв ляется проявлением редкого аллеля, который может быть выявлен и в других популяциях человека. В этом случае данный редкий аллель можно было бы считать дифференцирующим для популяций. В нашем »1 г следовании обнаружены еще два фрагмента, частота которых в •тпе"'ных популяциях достигает 1.0; их молекулярные веса равны ¿-.•'у рно2136, 1726 пн (позиции 73 и 80).

10 тпн

3,4 тпн 2 тпн 10 тпн

3,4 тпн 2 тпм

0,8 0,6 0,4 0,2 0

Рисунок 8.

Распределение частот встречаемости фрагментов гибридизации ДНК человека с зондом М13 по их позициям на электрофореграмме в популяциях Волго-Уральского региона: по оси абсцисс - позиция полосы; по оси ординат - частота. Вверху указаны рамеры маркерных фрагментов.

По частотам фрагментов гибридизации была рассчитана средняя частота встречаемости полосы (р) в области от 1.7 до 10 тпн. Для популяций Волго-Уральского региона в среднем она составила 0.30 ± 0.02. Из двух популяционных- оценок - средней частоты одной полосы (р) и среднего числа полос на индивидуум (х), мы рассчитали среднюю вероятность идентификации лица, равную (1 - рх). Для всех исследуемых популяций значение ее оказалось очень близкое к 1 (0.9999994), что соответствует литературным данным по другим популяциям (Барышева с соав., 1991; Малюта с соав., 1996) -и подтверждает вывод о возможности использования фингерпринтов на основе гибридизацион-ного зонда - ДНК фага М13 для идентификации личности.

Средние значения показателя сходства, полученные путем усреднения попарных показателей сходства внутри популяции, равнялись таковым, полученным при сравнении индивидов из разных популяций и составили в среднем 0.49. Аналогичные результаты были получены при изучении русских Кировской области и г. Краснодара, чувашей, тувинцев и выборки жителей Украины (Семина с соав., 1993; Малюта с соав., 1996).

Таким образом, полученные данные можно рассматривать как описание фенотипического разнообразия популяции по способности рестриктированной тотальной ДНК человека гибридизоваться с зондом ДНК фага М13. Показанная в работе возможность сравнительного анализа полученных нами "фингерпринтов" в популяциях Волго-Уральского региона с таковыми в других популяциях, а также гетерогенность популяций по среднему числу фрагментов гибридизации у индивидуума и по распределению частот некоторых фракций позволяет рассчитывать на эффективность использования полиморфизма ДНК, выявляемого гипервариабельной пробой ДНК фага М13, в популяционно-генетических исследованиях.

б. Генетическая дифференциация популяции башкир и коренного

населения Волго-Уральского региона по данным полиморфных

маркеров ядерного и митохондриалыюго геномов

Степень дифференциации этногеографических групп в пределах

популяции башкир и этносов в пределах Волго-Уральского региона

можно оценить с помощью коэффициента генной дифференциации

М.Нея - Gst, который близок к коэффициенту случайного инбридинга

С.Райта - Fst. При сравнительном анализе коэффициентов генной

дифференциации в одних и тех же популяциях, рассчитанных по данным

о 5 "классических" маркеров (ABO, MN, Hp, Rh, AcPl) и 4-х ДНК' \ *

маркеров ядерного генома (МЕТ, D7S23, ФАГ, аро В), можно отметить следующее. Уровень генетической дифференциации Gst популяции башкир для полиморфных ДНК-локусов, хотя и оказался несколько ниже (0.0060), чем' для "классических" маркеров генов (0.0108), однако различия недостоверны (таблица 5). Уровни межпопуляционного разнообразия народов Волго-Уральского региона, рассчитанные отдельно по данным о распределении 5 "классических" маркеров генов (1.91%) и 4-х полиморфных ДНК-локусов ядерного генома (1.91%), оказались практически равными (таблица 6). Тем самым, наши данные подтверждают соответствие уровней генетической дифференциации популяций, оцениваемых по традиционным иммуно-биохимическим маркерам генов и полиморфным ДНК-локусам ядерного генома.

. • Полученная, нами для народов Волго-Уральского региона величина Gst (1.91%) меньше, чем уровень. средней межэтнически', дифференциации коренного населения Сибири (5.84%), который является однщу из самых высоких в мире (в среднем по ABO, MN, Нр, Rh, АсР). Такая высокая дифференциация сибирских народов обусловлена интенсивным дрейфом генов (вследствие малого размера популяций) и изолированностью популяций (т. е. слабым потоком

Маркеры Число этногеогра-фнчсских групп Hs (внутри-популяционкая гетерозиготность) Gst Fst

"Классические " 4 0.47 ± 0.04 0.011 ±0.005 0.011 ±0.006

ДНК-локусы 4 0.55 + 0.05 0.006 ± 0.002 0.006 ±0.002

Таблица 6.

Анализ генного разнообразия в популяциях Волго-Уральского региона по данным о пяти "классических" и четырех полиморфных _ ДНК-маркерах ядерного генома__

Маркеры Число этносов Hs (виутри-популяционная гетерозиготность Gst Fst

"Классические" 7 0.48 + 0.02 0.019 ±0.005 0.023 ±0.006

ДНК-локусы 7 0.55 ±0.06 0.019+0.007 0.022 + 0.008

генных миграций). Средняя межэтническая дифференциация народов Европы, напротив, самая низкая в мире - 1.18% (в среднем по ABO, MN, Нр, Rh, АсР). Столь низкие генетические различия связаны с интенсивным миграционным потоком, характерным не только для последних поколений, но являвшийся одним, из важнейших микроэволюционных факторов населения Европы, по крайней мере с неолита. Таким образом, генофонд народов Волго-Уральского региона не только географически занимает промежуточное место между европейскими и сибирскими генофондами, но и уровень генетических

различий между этносами в Волго-Уральском регионе (1.91%) занимает как бы промежуточное положение между европейскими (1.18%) и сибирскими (5.84%) народами, тяготея при этом к европейскому типу микродифференциации.

Использование полиморфизма, открываемого мультилокусной пробой ДНК фага М13, для оценки межпопуляционного генетического разнообразия народов Волго-Уральского региона и межгруппового генетического разнообразия популяции башкир привело к существенно более высоким оценкам Fst (9.9% и 9.4%) по сравнению с полиморфизмом "классических" и моколокусных ДНК-маркеров. Такие высокие значения Fst, полученные нами для изученных популяций, можно, по-видимому, объяснить или особенностями самой мультилокусной пробы ДНК фага М13 или особенностями метода расчета, предложенного Линчем (Lynch, 1991).

Межпопуляционное разнообразие ядерного и митохондриального геномов народов Волго-Уральского региона оказалось практически одинаковым (1.91% и 1.51%, соответственно), несмотря на их шестикратное различие в нуклеотидном разнообразии. Как показывают наши данные, более высокий уровень нуклеотидного разнообразия в м итох о н дри а л ь н ом геноме не обязательно ведет к большему межпопуляционному разнообразию митохондриального генофонда в сравнении с ядерным генофондом тех же популяций. Сходство уровней межпопуляционной дифференциации двух независимо эволюционирующих генофондов популяций Волго-Уральского региона может свидетельствовать о равновесном состоянии этих популяций в окружающей среде.

7. Генетические расстояния и таксономический анализ на уровне популяций Волго-Уральскогорегиона С целью изучения генетического сходства народов Волго-Уральсхого региона проведен кластерный анализ на основе матриц генетических расстояний по данным о 3-х типах полиморфизма: четырех ДНК-локусов (рис. 9), 5 "классических" маркеров генов, мультилокусной пробы ДНК фага М13 (рис. 10), а также по комплексу 9 маркеров ("классических" и ДНК суммарно) (рис. 11). Расположение популяций Волго-Уральского региона на дендрограммах по данным о полиморфизме четырех ДНК-локусов (рис. 9) и мультилокусной пробы ДНК фага М13 (рис. 10) соответствует степени родства между финно-угорскими и тюркскими народами данного региона и в целом не противоречит историко-этногеографическим данным о происхождении и историческом взаимодействии исследуемых народов. Однако мы считаем, что генетические расстояния, полученные на основе полиморфизма, выявляемого мультилокусной пробой ДНК фага М13, более точные, поскольку они, во-первых, основаны на данных о полиморфизме очень большого числа признаков (~80), во-вторых, достоверно коррелируют с географическими расстояниями (г = 0.44) и, в третьих, более полно отражают степень близости изученных популяций по данным лингвистики, этнографии и антропологии (Кузеев, 1974; Юсупов, 1982; 1987).

Взаиморасположение популяции башкир и народов финно-угорской и тюркской групп на дендрограмме (рис. 10) ассоциируется с выводами многих исследователей, согласно-которым в основе этногенеза башкир, помимо финно-угорского, как минимум два различных тюркских корня: со второй половины первого тысячелетия - миграция в Среднее Поволжье тюркоязычных волжских булгар' и, одновременно (УН-1Х в.в.), - миграция тюркских кочевников со стороны Средней Азии

Башкиры

Татары

Марийцы

Чуваши Удмурты

Мордва

Коми

0.013

0.006

0.009

0.023

' 0.052

0.030

Рисунок 9. Дендрограмма генетических взаимоотношений между семью популяциями Волго-Уральского региона по данным о полиморфизме ДНК-локусов аро В, МЕТ, Б7823 и ФАГ

Башкиры

0.961

Татары

0.949

Марийцы

0.937

Чуваши

0.925

Удмурты

0.960

0.855

Мордва

Коми

Рисунок 10. Дендрограмма генетических взаимоотношений между 7 популяциями Волго-Уральского региона по данным "ДНК-фингерпринта'

Удмурты_

0.0444

Башкиры___

0.0390

Мордва___

0.0204

Коми___

0.0144

Чуваши_ _

0.0123 Марийцы_

о.опз |_

Татары_

Рисунок 11.

Дендрограмма генетических взаимоотношений между популяциями Волго-Уральского региона по данным о полиморфизме 9 локусов (ABO, MN, Rh, Нр, AcPl, МЕТ, D7S23, ФАГ, аро В).

(Кузеев, 1987). Таким образом, генетические расстояния, полученные по данным "ДНК-фингерпринта", позволяют дать количественную характеристику взаимоотношений между народами Волго-Уральского региона. Это свидетельствует об эффективности использования данного маркера для популяционно-генетического анализа структуры популяций.

Кроме того, установлено, что для получения точных оценок генетических расстояний между популяциями по данным полиморфизма, открываемого пробой ДНК фага М13, можно использовать не все фрагменты "ДНК-фингерпринта", а только фрагменты, расположенные в зоне от 3 до 6 тпн, что резко сокращает время анализа "фингерпринтов".

Коэффициент корреляции между матрицами генетических расстояний, рассчитанных по данным о полиморфизме 4-х ДНК-локусов и географическими расстояниями, оказался невысоким (0.31), но статистически достоверным, а по комплексу 9. маркеров (ДНК и классических) и географическими расстояниями - недостоверным.

Проведение факторного анализа (метод максимального правдоподобия) популяций Волго-Уральского региона по данным "ДНК-фингерпринга" (рис.12) позволило проиллюстрировать взаиморасположение популяций в генетическом пространстве и подтвердить данные, полученные при изучении генетических и географических расстояний между популяциями.

Генетические расстояния между популяциями Волго-Уральского региона, рассчитанные по митотипам мт ДНК (рис. 13), обнаруживают

Фактор 2 ^ 0.85

0.75

0.65

OÍS

0.45

035

1125 0.2 03 0.4 05 0.6 0.7 0.8

Фактор 1

Рисунок ¡2.

Геометрическая интерпретация матрицы факторного отображения по данным "ДНК- фингерпринта" популяций Волго-Уральского региона

•

коми БШКИШ • ТАТАРЫ

ЧУВАШИ МАГИЙЩ>1 УДМУРТЫ •

морда

несоответствие с таковыми, полученными по полиморфным ДНК-локусам ядерного генома: корреляция между генетическими расстояниями по данным двух независимо эволюционирующих геномов отсутствует при общем сходстве их уровней дифференциации. Это, по-видимому, можно объяснить разными типами наследования ядерной и митохондриальной ДНК.

Таким образом, исследование трех типов полиморфизма ДНК ядерного генома (диаллельных, мультиаллельных и мультилокусных), а также ПДРФ ДНК митохондриального генома в 4-х этногеографических группах башкир и у 7 народов Волго-Уральского региона позволило: а/ с новой стороны оценить генофонд и дать молекулярно-генетическую

Башкиры

Коми

0.054

Татары 0.282

0.073

Удмурты

0.052

Чуваши

0.095

Мордва

0.022

Марийцы

Рисунок 13.

Дендрограмма генетических взаимоотношений между популяциями Волго-Уральского региона по данным митотипов мтДНК

характеристику народов Волго-Уральского региона; б/ выявить особенности двух независимых, но согласованно эволюционирующих геномов (ядерного и митохондриального); в/ оценить информативность различных типов полиморфизма ДНК для популяционно-генетичесхих исследований и г/ определить положение генофонда народов Волго-Уральского региона в ряду взаимодействующих Евразийских генофондов.

ВЫВОДЫ

1. Впервые для семи основных этнических групп Волго-Уральского региона: башкир (четыре этногеографические группы), татар, марийцев, чувашей, удмуртов, мордвы и коми получена молекулярно-генетическая информация о трех типах полиморфизма ДНК-маркеров ядерного генома (диаллельных, мультиаллельных и мультилокусных) и о рестрикционно-делеционном полиморфизме митохондриального генома, что позволило с новой стороны оценить генофонд народов Волго-Уральского региона.

2. Анализ данных полиморфизма ДНК ядерного и митохондриального геномов у народов Волго-Уральского региона свидетельствует о своеобразии генофонда изученных народов, которое заключается во включении в их состав в разных пропорциях европеоидного и монголоидного вариантов ядерной и митохондриальной ДНК. Наибольшая доля европеоидного компонента среди изученных народов обнаружена в популяциях чувашей (98.3%) "и мордвы (94.8%), наименьшая - в популяциях марийцев (52.6%) и башкир (66.3%).

3. Оценки коэффициентов генной дифференциации (вэ!), полученные для народов Волго-Уральского региона по "классическим" маркерам генов и полиморфным ДНК-локусам ядерного генома, оказались сходными. Уровень генетических различий между этносами в Волго-

Уральском регионе (Gst = 1.91%) занимает промежуточное место между европейскими (Gst = 1.18%) й сибирскими (Gst = 5.84%) народами.

4. Оценка внутрипопуляционного нуклеотидного разнообразия генофонда народов Волго-Уральского региона по данным митохондриалыюго генома оказалась в 6 раз выше, чем ядерного генома, При шестикратных различиях во внутрипопуляциоином нуклеотидном разнообразии уровень межпопуляционной дифференциации двух независимо эволюционирующих геномов у народов Волго-Уральского региона - ядерного и митохондриалыюго, оказался одинаковым.

5. Кластерный анализ по данным полиморфизма ДНК-локусов ядерного генома позволил выявить наибольшее сходство генофонда башкир с татарами, чувашами, марийцами и наименьшее - с генофондами мордвы и коми. Иной паттерн генетических расстояний между популяциями выявляется по митотипам мтДНК: корреляция между генетическими расстояниями по данным двух независимо эволюционирующих геномов - ядерного и митохондриалыюго -отсутствует.

6. Генетические расстояния между популяциями Волго-Уральского региона, полученные на основе полиморфизма, открываемого мультилокусной пробой ДНК фага М13, позволили дать количественную оценку взаимоотношений народов Волго-Уральского региона, которая наиболее согласуется с комплексной информацией об этногенезе этих народов. Это свидетельствует об эффективности использования данного маркера для популяционно-генетического анализа структуры популяций. Показано, что для получения точных оценок генетических расстояний между популяциями достаточно

использовать лишь часть фрагментов "ДНК-фингерпринта": фрагменты, расположенные в зоне от 3 до б тпн.

7. Показано, что среди изученных трех типов полиморфных ДНК-маркеров наиболее информативными для популяционно-генетических исследований на уровне этнических групп и народов являются гипервариабельный локус аро В и мультилокусная проба ДНК фага М13..

8. Анализ полиморфизма ДНК-локусов MET, D7S23, сцепленных с геном трансмембранного регулягорного белка муковисцидоза (ТРЕМ), и MspI-ПДРФ гена фенилаланингидроксилазы (ФАГ) позволил сделать предположение о происхождении мутаций AF508 в гене ТРЕМ и R408W в гене ФАГ в Башкортостане от европейских народов.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ТРУДОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ.ДИССЕРТАЦИИ

]. Популяционно-генетическое исследование в Башкирии II Тез. XIV Межд. генетического конгресса. - М., 1978. - С.96. (соав.-. Рафиков Х.С., Кузеев Р.Г., Рычков Ю.Г.).

2. Генетйко-демографические показатели в субпопуляциях коренного . населения БАССР // Сб. науч. трудов "Медицина и демография". -

Москва-Новокузнецк, 1984. - С.Ш. (соав.: Рафиков Х.С., Белова И.Ю.).

3. Временная структура некоторых субпопуляций башкир // Матер. III Уральской конф. - Свердловск, 1985. - С.96-98. (соав.: Нафикова А.Х., Рафиков Х;С., Ганиева Г.А.).

4. Population genetic analysis of the Bashkirs on the basis of the material of the Soviet-Finnish expedition //Annales Academia Scientiarum Fennicae. Series A. V. Medica. 175. - Helsinki, 1986. - P.9-17. (соав.: Raficov H.S.,

Kuzeev R.G., Belova I.U., Nafikova A.Ch., Kuzeev R.G.).

5. Генетическая и временная структура, популяции башкир // Сб.: "Антропология и популяционная генетика башкир". - Уфа, 1987.- C.6G-76. (соав.: Рафиков Х.С., Кайаноя Р., Эрикссон Р., Франтц Р.).

6. Филогенетический анализ положения башкир среди пародов Волго-Уральского региона // Докл. VI Межд. конгресса финно-угроведов. -М.: 1988. - С. 176-180. (соав.: Рафиков Х.С., Кузеев Р.Г., Нафикова А.Х.).

7. Taxonomic position of Bashkirs among the Volgo-Urals region peoples according to the population genetics II VI Intern. Congress of Finno-Ugristarum. - Syktivkar, 1989. - P. 127. (соав.: Raficov H.S., Kuzeev R.G., Belova I.U., Nafikova A.Ch.).

8. Генетические связи башкир с народами Волго-Уральского региона и Сибири// Сб.: "Сравнительная антропология башкирского народа". -Уфа, 1990.-С.68-76. (соав.: Рафиков Х.С., Долматова И.Ю„ Хидиятова И.М.).

9. Изучение характера распределения гипервариабельных участков-ДНК в популяции башкир If Тез. докл. 2 Всес. съезда медицинских генетиков. - Алма-Ата, 1990. - С.79. (соав.: Хидиятова И.М., Рафиков Х.С., Лимборская С.А.).

10. Генное разнообразие среди тюрко-язычных и финно-угорских народов //Докл. 7 Межд. конгресса финно-угроведов. - Венгрия, 1990. -С.204-210. (соав.: Рафиков Х.С., Хидиятова И.М.).

11. Генетическая близость народов Волго-Уральского региона с народами финно-угорской группы и Сибири // Тез. 7 Межд. конгресса финно-угроведов. - Венгрия, 1990. - С.197. (соав.: Рафиков Х.С., Хидиятова И.М.).

12. Анализ полиморфизма ДНК в участках, тесно сцепленных с геном муковисцидоза, в популяции башкир // Тез. докл. 2 Всес. конф. "Геном человека". - Переславль-Залесский, 1991. - С.138-139. (соав.: Хидиятова

И.М., Рафиков Х.С.).

13. Analysis of DNA polymorphism in sites closely linked with the cystic fibrosis gene in Bashkir population // Abstracts book of 8th Intern. Congress of Human genetics. - USA, 1991. - P.274. (соав.: Khidiatova I., Raficov H.).

14. Analysis of minisatellite heterogeneity in human populations II Abstract of Intern. Conference "Human Genome". - France, 1992. - (соав.: Limborska S.A., Prosnyak M.I., Khidiatova I.M.).

15. Особенности формирования генетической структуры башкир // Сб.: "Материалы к антропологии уральской расы". БНЦ УрО РАН. Уфа. 1992. С.60-70. (соав.: Рафиков Х.С., Хидиятова И.М.).

16. Популяционно-гепетнческие аспекты изучения структуры предрасположенности к мультифакториальному заболеванию И Матер. II итоговой конф. "Генетика человека и патология". - Томск, 1992. -С.172-174: (соав.: Рафиков Х.С., Мустафина О.Е., Бердина Л.М.).

17. Полиморфизм длины рестрикционных фрагментов ДНК в области гена муковисцидоза в популяции башкир II Матер. II итоговой конф. "Генетика человека и патология". - Томск, 1992. - С.217-219. (соав.: Хидиятова И.М., ИващенкоТ.Э., Рафиков Х.С.).

18. ПДРФ-анализ локусов МЕТ и D7S23, сцепленных с геном муковисцидоза, в популяции башкир и коми // Генетика. - 1993. - N 12. -С.329-334. (соав.: Хидиятова И.М., Иващенко Т.Э., Рафиков Х.С.).

19. Методы исторической популяционной генетики в аспектах взаимодействия этносов II Тез. докл. Межд. научн. конф. "Россия и Восток: проблемы взаимодействия". - Уфа, 1993. - С.110-111. (соав.: Рафиков Х.С., Кузеев Р.Г.).

20. Polymorphism of MET and D7S23 loci linked to' the cystic fibrosis gene in Bashkir and Komi populations // Human Heredity. - 1994.-V.44,-P. 191-195. (соав.: Khidiatova I.M., Ivachenko Т.Е.).

21. Анализ полиморфизма ДНК, выявляемого методом геномной

дактилоскопии на основе ДНК фага М13, в популяциях башкир и коми// Генетика,-1994.-N12. - С. 1621-1625. (Хидиятова И.М., Просняк М.И.).

22. Анализ аллельных вариантов гипервариабельного локуса аполипопротеина В в популяции башкир и коми //Генетика. -1994. - №7. - С. 995-1000. (соав.: Погода ТВ., Просняк М.И., Лимборская С.А.).

23. Молекулярно-генетический анализ делеции Ф508 гена муковисцидоза в семьях с высоким риском данного заболевания в Башкортостане // Здравоохранение Башкортостана,- 1994,- № 3,- С.46-51. (Хидиятова И.М., Викторова Т.В.).

24. Изучение аллельных вариантов гипервариабельного локуса аполипопротеина В в популяциях народов финно-угорской группы И Тез. III съезда медицинских генетиков России. - М., 1994. - С.214. (соав.: Хидиятова И.М., Галеева А.Р.).

25. Полиморфные маркеры ДНК в популяционно-генетических исследованиях народов Волго-Уральского региона // Тез. Докл. I съезда ВОГиС. - Саратов, 1994. - С. 172. (соав.: Хидиятова И.М., Лимборская С.А.).

26. Молекулярно-генетическое изучение муковисцидоза в Башкортостане // Тез. докл. Межд. научн. конф. детских хирургов. -Уфа, 1994. - С.94. (соав.: Хидиятова И.М., Викторова Т.В.).

27. Анализ мутации ДР508 у больных муковисцидозом в Башкортостане // Тез. докл. Межд. научн. конф. детских хирургов. -Уфа, 1994. - С. 219-221. (соав.: Хидиятова И.М., Рафиков Х.С.).

28. ДНК-диагностика наследственных болезней в Башкортостане // Сб.: "Актуальные вопросы неврологии и медицинской генетики". - Уфа, 1994,- С.64-65. (соав.: Магжанов Р.В., Викторова Т.В., Хидиятова Й.М.).

29. Молекулярно-генетический анализ делеции Ф508 гена муковисцидоза и аллельного полиморфизма ДНК локуса В7Б23 в семьях с высоким риском данного заболевания в Башкортостане //

Вестник научных исследований. - Львов, 1995. - № 2. - С.7-13' (соав.: Хидиятова И.М., Викторова Т.В., Галеева А.Р., Мурзабаева С.Ш.).

30. Распространенность дислипопротеидемий в выборках городского и сельского населения Башкирии // Здравоохранение Башкортостана.-1995. № 12. - С. 35-40. (соав.: Мустафина О.Е., Туктарова И.А., Нафикова В.Л., Рафиков Х.С.).

31. DNA studies of Myotonic Dystrophy in Bashkortostan (Russia) // Human Genome Variation in Europe: DNA Markers. - Barselona. 1995. -P.70. (соав.: Magzanov R., Ahmadeeva L.).

32. Analysis of DNA polymorphism, detected using DNA fingerprinting on the basis of M13 phage DNA, in populations of Volga-Ural region // Congressus Octavus International Finno-Ugristarum.-- Jyvaskyla, 1995. -P.316-317. (соав.: Khidiatova I.M., Raficov H.S.).

33. Use of DNA fingerprints for human population genetic studies // Molecular and General Genetics.-1995.- V.247.- P.488-493. (соав.: Kalnin V., KalninaO., ProsnyakM., Limborska S., Khidiatova I.).

34. Анализ полиморфизма гипервариабельного локуса гена аполипопротеина В в популяциях народов Волго-Уральского региона // Генетика. - 1996. - Т. 32. - № 12. - С.1678-1682. (соав.: Хидиятова И.М., Галеева А.Р., Гринчук О.В., Лимборская С.А.).

35. The analysis of polymorphism of hypervariable locus of APO-B gene in population s of peoples of the Volga-Ural region of Russia // 2nd Balkan meeting on human genetics. - Turkey, 1996. - P.d50. (соав.: Khidiatova I.M., FatkhlislamovaR.I., Victorova T.V., Limborska S.A.).

36. Изучение полиморфизма гипервариабельного локуса гена аполипопротеина В в популяции башкир // Сборник научных трудов Б ГУ. - Уфа, 1996. - С. 67-71. (соав.: Галеева А.Р., Калимуллина Л.Б.).

37. New dimensions in the study of genetic diversity // In: Biodiversity, science and development. Towards a new partnership /Ed. by F. di Castri and

T. Younes.- France, 1996. - P.91-103. (coaB.: Ryskov A., Prosnyak M., Kalnin V., Kalnina O., Tokarskaya O., Georgiev G., Limborska S.).

38. DNA fingerprinting: development of technology and its application to the study of human populations // Molecular biology and human diversity. Society for the study of human biology symposium/ Edited by Boyce A.J. and Masccie-Taylor C.G.N. -Cambridge University Press, 1996. -P.29-51. (coaB.: Ryskov A., Prosnyak M., Kuprianova N., Khidiatova I., Kalnin V., Kalnina O., Bulayeva K., Limborska S.).

39. Insertion-deletion polymorphism of the angiotensin converting enzyme gene in families of patients with myocardial infarction // 9th Intern. Congress of Human Genetics.- Rio-de-Janeiro, 1996..- P.112. (coaB.: Mustafina O., Pushkareva A., Slominski P., Mingazetdinova L., Tuktarova I., Nafikova V., Limborska S.).

40. Study of Mutation process dinamics on the basis of indexes , of reproductive outcomes in the population of industrial city // 9th Intern. Congress of Human Genetics.- Rio-de-Janeiro, 1996. - P.263. (coaB.: Golochapov A., Petrova S., Davletov E., Chebotarev A., Moroz G.).

41. Evalution of relationship for several east european by analysis of M13 minisatellite, DM and APO B hypervariable loci II 9th Intern. Congress of Human Genetics.- Rio-de-Janeiro, 1996. - P.222. (coaB.: Limborska S., Slominski P., Pogoda T., Prosnyak M., Popova S., Kalnin V., Spitsin V., Bulayeva K.).

42. Polymorphism of gene dinucleotide repeats in Bashkir population and in families with haemophilia AII 9th Intern. Congress of Human Genetics. -Rio-de-Janeiro, 1996.- P. 104. (coaB.: SultanaevaZ., Aseev M., Victorova T.).

43. Identification of common mutation R408W at the phenylalanine hydroxylase locus in phenylketonuria familias from Bashkortostan // 9th Intern. Congress of Human Genetics. - Rio-de-Janeiro, 1996. - P.261. (coaB.: Victorova T., Murzabayeva S., Karunas A., Osinovskaya N.).

44. The allelic Mspl polymorphism at the phenylalanine hydroxilase locus in 4 population and phenylketonuria families from Bashkortostan II 9th International Congress of Human Genetics. - Rio-de-Janeiro, 1996.- P.260. (соав.: Karunas A., Victorova Т., Murzabayeva S.).

45. Polymorphism analysis of mitohondrial DNA V-region in population of peoples of the Volgo-Urals region II 9th International Congress of Human Genetics. - Rio-de-Janeiro, 1996. - P.112. (соав.: Fatkhlislamova R., Khidiatova I., Smirnova N.).

46. Study of DNA polymorphism detected using M13 bacteriophague DNA in population of Finno-Ugrian and Turkic groups of ' peoples // 9th International Congress of Human Genetics. -. Rio-de-Janeiro, 1996. - P. 112. (соав.: Khidiatova I., Prosnyak M., Limborska S.).

47. Некоторые аспекты молекулярно-генетического анализа наиболее . распространенных наследственных заболеваний в Башкортостане. II Матер, конф. "Современные методы диагностики и лечения заболеваний нервной системы". Часть 1.- Уфа, 1996,- С.78-80. (соав.: Викторова Т.В., Фатхлисламова Р.И.).

48. Мояекупярно-генетическое изучение фенилкетонурии в Башкортостане // Материалы конференции "Современные методы диагностики и лечения заболеваний нервной системы". Часть 1. - Уфа, 1996. - С.69. (соав.: ВиктороваТ.В., Карунас А.С., МурзабаеваС.Ш.).

49. Фенилкетонурии в республике Башкортостан: эпидемиологические и молекулярно-генетические аспекты // Здравоохранение Башкортостана. - 1996. - № 2-3. - С.55-58. (соав.: Магжанов Р.В., Мурзабаева С.Ш., Печенина Г.В., Жогова И.З., Викторова Т.В.).

50. Analysis of genetic relationship of the Finno-Ugric and Turkik groups on. the basis of DNA polymorphism II Orationes Plenarial et Conspectus Quinquennales Congressus Octavus Internationalis Finno-Ugristarum, Jyvaskyla. Pars VI1. Antropología. - 1996.- № 7. - P.288-291. (соав.:

Khidiatova I., Victorova Т., Raficov H., Limborska S.).

51. Polymorphism of MET and D7S23 loci linked to the cystic fibrosis gene in the Bashkir and Komi populations II Orationes Plenarial et Conspectus Quinquennales Congressus Octavus Internationalis Finno-Ugristarum, Jyvaskyla. Pars VI1. Antropología. - 1996. - № 7. - P.404-407. (соав.: Victorova Т., Khidiatova I.).

52. Генетические факторы здоровья населения Республики Башкорто- ' стан II Матер, конф. "Проблемы клинической медицины". - Уфа, 1996. -С.112-116. (соав.: Магжанов Р.В., Ашадеева Л.Р., ВиктороваТ.В.).

53. Аллельный полиморфизм ДНК-локусов МЕТ и D7S23, сцепленных с геном муковисцидоза, в популяциях Волго-Уральского региона II Генетика. - 1997. - Т.ЗЗ. - № 9. - С.1290-1296. (соав.: Викторова Т.В., Хидиятова И.М., Фатхлисламова P.M., ИващенкоТ.Э.).

54. Молекулярно-генетический анализ ФКУ в Башкирии II Генетика. -1997. - Т.ЗЗ,-№7,- С.991-995. (соав.: Викторова Т.В., Мурзабаева С.Ш., Карунас А.С., Магжанов Р.В.).

55. Рестрикционно-делеционный полиморфизм V-области митохонд-риальной ДНК в популяциях Волго-Уральского региона // Генетика. -1997. - Т.ЗЗ. - № 7. - С.996-1001. (соав.: Фатхлисламова Р.И., Хидиятова И.М., Викторова Т.В., Гринчук О.В.).

56. Изучение генетической структуры и родства народов Волго-Уральского региона// Докл. 2 Межд. конгр. этнографов и антропологов. - Уфа, 1997. - С.72-73. (соав.: Викторова Т.В., Хидиятова И.М.).

57. Molecular-genetic study of cystic fibrosis and phenylketonuria in Bashkortostan II Intern . Congress of Molecular Medicine. - Berlin, 1997. -P.163. (соав.: Victorova Т., Karunas A., Khidiatova I.).

58. Analysis of allele polymorphism of gene myotonic dystrophy in healthy communities of certain populations of the Volga-Urals region of Russia// 4-th Intern. Workshop. Mutation Detection'97. - Czech. Republ, Brno, 1997. -

Molecular Medicine. - Berlin, 1997. - P.127. (coaB.: Karunas A., Victorova T., Galeyeva A.).

60. Analysis of nuclear genome DNA polymorphism in populations of the Volga-Urals region II HGM'97. - Toronto, 1997. (coaB.: Victorova T., Khidiatova I., Fatkhlislamova R., Galeyeva A., Limborska S.).

61. Polymorphism of V-region of mitochondrial DNA in the Volga-Urals populations// 4-th Intern.Workshop. Mutation Detection'97.-Czech. Republ., Brno, 1997. -N50. (coaB.: Victorova T., Fatkhlislamova R., Khidiatova I.).

62. A new highly polymorphic microsatellite marker of human chromosome 19 II 29-th Annual Meeting of the European Society of Human Genetics. In: Medicinische Genetic. 1997. - V. 9. - N 2. - P.177. (coaB.: Belyaeva O., Prosnyak M., Spitsin V., Limborska S.).