Генетика популяций - Хедрик Ф.
ISBN 5-94836-007-5
Скачать (прямая ссылка):
сячи сайтов ДНК различается по нуклеотидам в паре оснований. Скоростной скрининг последовательностей позволяет отслеживать тысячи полиморфных сайтов.
Одной из первых была исследована количественная изменчивость гена алкогольдегидрогеназы (Adh) у D.melanogaster (Kreitman, 1983) В таблице 1.4 приведено 49 вариабельных сайтов, полученных при секвенирова-нии 11 полных последовательностей этого гена: 43 сайта различаются по составу нуклеотидов, 6 содержат инсерции (вставки) или делеции. Без учета инсерций и делеций просеквенированный участок содержит 2379 нуклеотидов. Поэтому доля вариабельных сайтов - ps, составит: 43/2379 = 0,018. Поскольку мы имеем 11 разных последовательностей, то число сравнений между ними равно: (11)(10)/2 = 55. Результаты этих сравнений будут приведены позже (таблица 2.15), средняя гетерозиготность по нуклеотидам равна в этом случае: к= 0,0065.
Для большинства генов, кодирующих белки, вариабельность невысока. Например, в аминокислотной последовательности, соответствующей последовательности гена Adh, приведенной в таблице 1.4, идентичны все аминокислотные остатки, за исключением одной позиции с заменой аллеля F на S (шесть верхних последовательностей несут аллель S, а пять нижних - F). Если аналогичным способом подсчитать долю полиморфных аминокислот, то, то полиморфным будет только 1 аминокислотный остаток из 255, т.е. ра = = 1/255 = 0,0039. Можно вычислить также и среднюю гетерозиготность аминокислотного состава. Для этого число сравнений по вариабельным аминокислотным остаткам нужно разделить на их общее число в сравниваемых последовательностях: кт = 30/(255)(55) = 0,0021, где число сравнений различных последовательностей по вариабельному сайту равно 30.
Наиболее вариабельными локусами у большинства позвоночных животных считаются гены класса I и II большого комплекса гистосовместимости (МНС) (см. Edwards, Hedrick, 1998). Вариабельность генов МНС у человека, называемых HLA-генами, интенсивно изучается на протяжении многих лет, поскольку роль этих генов при отторжении пересаженных
органов, при аутоиммунных заболеваниях и при распознавании патогенов чрезвычайно важна. В результате секвенирования этих генов оказалось, что HLA-A, HLA-B и HLA-DR имеют по 67, 149 и 179 аллелей соответственно (Parham, Ohta, 1996). Но, в отличие от гена Adh и большинства других генов, вариабельность нуклеотидного состава генов этого комплекса приводит к изменчивости аминокислотных последовательностей в кодируемых ими белках.
ТАБЛИЦА 1.4. Вариабельные нуклеотиды в 11 последовательностях локуса алкогольде-гидрогеназы (Adh) у D.melanogaster (по Kreitman, 1983). Прочерки указывают на идентичность нуклеотидов с консенсусной последовательностью, треугольниками обозначены инсерции и делеции, звездочка в экзоне 4 указывает на различия кодируемых аминокислот между аллелями F (Fast) и S (Slow)
Лидерная
последова-
Последова- Интрон тельность ЭкзонИнтрон Экзон Интрон Экзон
тельность 5' l у личинок 2 2 3 3 4 3'
Consensus CCG CAATATGGGTCTG С T AC cccc GGAAT CTCCACTAG A Ў С AGCTC Ў ТА
Wa-S --- .....AT...... - - TT-A CA-TA AC-...... .......4
F1-1S - -C ............. - - TT-A CA-TA AC------- .......4
SlowAf*S - - ---- ..... ........A - . - 1 A-
Fr-S - - GT ..... --------A --1- TA......
F1-2S --- AG---A-TC---- - G GT C 3 -
Ja-S - -c ------------- - G -- ---- ..... - --T-T-CA С 4 - ----T - - -
FI-F - -c ............. - G .... ..... --GTCTCC- С 4 -
Fr-F TGC AG - --A-TCtGT- - G ---- ..... --GTCTCC- С 4 G
FastWa-F TGC AG---A-TCTGT- - G ---- ..... - - GTCTCC- С 4 G
Af-F TGC AG---A-TCTGT- - G ---- ..... - -GTCTCC- С 5 G
Ja-F TGC AGGGGA*--T - G ---- - -G- - - -GTCTCC- С 4 - .....-1--
На рисунке 1.11. показана гетерозиготность по 366 (локус HLA-A) и 363 (локус HLA-B) аминокислотам в геноме человека (Hedricks al., 1991). Большинство этих сайтов полиморфно: для локуса HLA-A раа = 69/ 366 = = 0,189, а для локуса HLA-B ра = 58/363 = 0, 160. Гетерозиготность по аминокислотному составу для локуса HLA-A равна 0,064, а для локуса HLA-B - 0,058. Примечательно, что гетерозиготность по некоторым аминокислотным остаткам у обоих локусов выше, чем 0,5. Судя по трехмерной структуре молекулы HLA, большинство таких изменчивых аминокислотных сайтов вовлечено во взаимодействие с белком, презентиру-ющим Т-лимфоциты, для инициации иммунного ответа. Действительно, гетерозиготность у 29 аминокислотных остатков, взаимодействующих с этим пептидом, равна для локусов HLA-A и HLA-B 0,264 и 0,337, соответственно. Аминокислотные остатки, не вовлеченные во взаимодействие с Т-клеточным рецептором, имеют гетерозиготность на порядок ниже: для локуса HLA-A - 0,036, а для локуса HLA-B - 0,031.
