Введение
Полиморфными принято называть гены, которые представлены в популяции несколькими разновидностями - аллелями, что обусловливает разнообразие признаков внутри вида. Различия между аллелями одного и того же гена, как правило, заключаются в незначительных вариациях его "генетического" кода. Большинство известных полиморфизмов выражаются либо в заменах одного нуклеотида, либо в изменении числа повторяющихся фрагментов ДНК. Полиморфизмы нуклеотидных последовательностей обнаружены во всех структурных элементах генома. Вариации, затрагивающие кодирующие фрагменты генов и отражающиеся на аминокислотной последовательности их продуктов, встречаются относительно редко и не имеют отношения к анализируемой конкретной проблеме (Льюин, 1987).
Одной из актуальных проблем биологии и медицины является проблема исследования первичной структуры генов и их функциональных элементов, поскольку изменение экспрессии жизненно важных генов приводит к различным заболеваниям.
В последнее время широко распространены исследования, направленные на выявление полиморфизмов, связанных с индивидуальной предрасположенностью к заболеваниям и устойчивостью организма к воздействию окружающей среды. Частота встречаемости однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП) может служить генетическими маркерами предрасположенности к различным заболеваниям.
В популяционных исследованиях и картировании генов широкое применение нашли ОНП, расположенные в некодирующих регионах и не меняющие структуру и функцию белков (Cavalli – Sforza, 1998; Wang et al., 1998).
ОНП используются как молекулярные маркеры в генетических и фармакогеномных исследованиях при многих заболеваниях (Brooks, 1999;Sobin, Ashish, 2007). При этом выявляется связь между генетической структурой индивидуумов (генотипом) и ее ответом на лечение препаратами (фармакогеномика); собирается информация относительно генетической предрасположенности индивидуума к его состоянию здоровья или подтверждается диагноз генетической болезни (генетическое тестирование); определяются функциональные ОНП, которые изменяют структуру и функцию белков (функциональная протеомика) (Kaleigh Smith, 2002).
Целью данной работы является анализ частоты генотипов промоторной области гена Fas (CD95) (однонуклеотидные полиморфизмы Fas-670A/G и Fas-1377A/G) при раке толстого кишечника и герпесвирусной инфекции.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
- Выявить генотипы промоторной области гена Fas в клетках периферической крови больных раком толстого кишечника и герпесвирусной инфекцией
- Исследовать частоты генотипов однонуклеотидных полиморфизмов Fas-670A/G и Fas-1377A/G промоторной области гена Fas больных раком толстого кишечника и герпесвирусной инфекцией
- Определить частоты генотипов однонуклеотидных полиморфизмов Fas-670A/G и Fas-1377A/G промоторной области гена Fas у мужчин и женщин, больных раком толстого кишечника и герпесвирусной инфекцией
Обзор литературы
Общая характеристика однонуклеотидных полиморфизмов
Однонуклеотидный полиморфизм или SNP (произносится «снип»), представляет собой замену в последовательности ДНК, когда один нуклеотид, - А, Т, Г или Ц – в геноме (или другой последовательности) расходится между членами вида (или в паре хромосом для особи). Такой полиморфизм возникает в результате замены или потери отдельных нуклеотидов (рис.1) (Melville, 2000). Однонуклеотидные полиморфизмы могут быть би-, три-, и тетра-аллельными полиморфизмами. Однако, у человека, три-аллельные и тетра-аллельные полиморфизмы настолько редки, что, можно считать, что вообще не встречаются, поэтому под однонуклеотидными полиморфизмами часто понимают би-аллельные маркеры (или ди-аллельные) (Фогель, 1990).
Рис.1. Варианты однонуклеотидных замен в геноме (Colella et al., 2007)
ОНП очень многочисленны, стабильны и рассредоточены внутри генома. Данный тип вариации связан с разнообразием в популяции, индивидуальностью, и, хотя большинство таких вариаций, возможно, не проявляются фенотипически, определенные ОНП могут предрасполагать к заболеваниям, либо воздействовать на их остроту, прогрессирование, а также индивидуальные реакции на лечение. Они могут располагаться в кодирующих последовательностях генов, некодирующих регионах генов или в межгенных регионах.
На молекулярном уровне, данные функциональные ОНП могут влиять на человеческий фенотип вмешательством на обоих уровнях механизма синтеза белка: некодирующие ОНП могут разрушать сайты связывания транскрипционных факторов, сайты сплайсинга и другие функционально важные сайты на транскрипционном уровне, в то время как кодирующие ОНП могут становиться причиной аминокислотной замены и изменения функциональных или структурных свойств транслированного белка. Аннотирование проявления ОНП для индивидуального фенотипа должно быть сфокусировано на обоих уровнях: описание изменений свойств гена и белка.
Замены в последовательности ДНК человека могут приводить к развитию заболеваний и нетипичным реакциям на: патогены, химикаты, лекарства, вакцины, а также другие факторы (Reumers et al., 2008; Arnold, 2009).
ОНП кодирующих последовательностей необязательно меняют аминокислотную последовательность закодированного белка. ОНП, обе формы которых формируют одну и ту же последовательность полипептидов называются синонимичными (иногда их еще называют молчащими мутациями), если же продуцируется другая полипептидная последовательность, их соответственно называют несинонимичными (Norrgard, Schultz, 2008).
Существуют ОНП, которые связаны с аутоиммунными заболеваниями, такими как диабет 1 типа (Nagata, 1999), множественный склероз (De Maria et al., 1996), ревматоидный артрит (Hampe et al., 1999) и системная красная волчанка (De Maria et al., 1996; Hampe et al., 1999) и опухолевыми заболеваниями - рак кишечника (Hampe et al.), легких (Nagata, 1999), поджелудочной железы (Hampe et al.), различными видами карцином (Hampe et al., 1999; Nagata, 1999), лейкемией (Nagata, 1999).
Большую актуальность приобретают исследования по влиянию ОНП, на экспрессию проапоптотических белков. Известно, что при развитии опухолевых процессов изменяются механизмы самоуничтожения клеток таким образом, что злокачественно трансформированные клетки экранируют цитотоксическое действие иммунной системы организма и приобретают конкурентные преимущества в росте. Механизмы ухода опухолевых клеток из-под иммунного надзора во многом касаются регуляции экспрессии проапоптотических белков, в частности мембранного рецептора смерти Fas (CD95). Изменения экспрессии Fas и/или FasL часто выявлются при опухолевых заболеваниях человека.