Полиморфизм гена трегалазы (TREH) у коренного населения Сибири

Дефицит некоторых углеводов в традиционной диете коренного населения Крайнего Севера способствовал высокой распространенности в популяциях неактивных вариантов генов, кодиру ющих, например, амилазу (ген AMY2A) и сахаразу­изомальтазу (ген SI). Одним из малоусваиваемых коренными жителями Крайнего Севера дисахаридов является трегалоза, которая содержится в водорослях, высших грибах, лишайниках и некоторых высших растениях. В настоящей работе исследован полиморфизм гена TREH в популяциях Сибири. Этот ген кодирует трегалазу – фермент, расщепляющий трегалозу. Анализ экзомного полиморфизма показал наличие в популяциях семи гаплотипов гена TREH. Три из них определяются вариантом rs2276064­А, который ассоциируется с самой низкой активностью трегалазы. Максимальная частота гаплотипов этой группы наблюдается в выборках коренного населения Северо­Восточной Азии (около 60 %), в популяциях других регионов Сибири ее частота составляет 30–40 %. Таким образом, высокая частота варианта rs2276064­А, ассоциирующегося с мало­активной трегалазой, объясняет, почему коренные северяне избегают пищи, содержащей трегалозу. Предполагается, что увеличению частоты этого варианта в популяциях Северо­Востока Азии мог способствовать дрейф генов, действующий в популяциях малой эффективной численности. Однако не исключено, что искусственно вызванный дефицит трегалозы в пище коренных народов Крайнего Севера (вследствие традиции отказа от грибов) также мог стать причиной увеличения частоты малоактивной трегалазы при условии, что эта традиция существует у жителей Крайнего Севера на протяжении многих поколений.

1. Adzhubei I., Jordan D.M., Sunyaev S.R. Predicting functional effect of human missense mutations using PolyPhen-2. Curr. Protoc. Hum. Genet. 2013;7:Unit7.20. DOI 10.1002/0471142905.hg0720s76.

2. Arola H., Koivula Т., Karvonen A.L., Jokela H., Ahola T., Isokoski M. Low trehalase activity is associated with abdominal symptoms caused by edible mushrooms. Scand. J. Gastroenterol. 1999;34:898903. PMID: 10522609.

3. Borinskaya S.A., Kozlov A.I., Yankovsky N.K. Genes and food traditions. Etnograficheskoe obozrenie = Ethnographic Review. 2009;3: 117-137. (in Russian)

4. Clemente F.J., Cardona A., Inchley C.E., Peter B.M., Jacobs G., Pagani L., Lawson D.J., Antão T., Vicente M., Mitt M., DeGiorgio M., Faltyskova Z., Xue Y., Ayub Q., Szpak M., Mägi R., Eriksson A., Manica A., Raghavan M., Rasmussen M., Rasmussen S., Willerslev E., Vidal-Puig A., Tyler-Smith C., Villems R., Nielsen R., Met s- palu M., Malyarchuk B., Derenko M., Kivisild T. A selective sweep on a deleterious mutation in the CPT1A gene in Arctic populations. Am. J. Hum. Genet. 2014;95:584-589. DOI 10.1016/j.ajhg.2014. 09.016.

5. Excoffier L., Laval G., Balding D. Gametic phase estimation over large genomic regions using an adaptive window approach. Hum. Genomics. 2003;1:7-19. DOI 10.1186/1479-7364-1-1-7.

6. Excoffier L., Laval G., Schneider S. Arlequin (version 3.0): an integrated software package for population genetics data analysis. Evol. Bioinf. Online. 2007;1:47-50. PMCID: PMC2658868.

7. Inchley C.E., Larbey C.D.A., Shwan N.A.A., Pagani L., Saag L., Antão T., Jacobs G., Hudjashov G., Eichstaedt T., Malyarchuk B., Derenko M., Wee J., Abdullah S., Ricaut F.-X., Mormina M.E., Villems R., Metspalu M., Jones M.K., Armour J.A.L., Kivisild T. Selective sweep on human amylase genes postdates the split with Neanderthals. Sci. Rep. 2016;6:37198. DOI 10.1038/srep37198.

8. Karasov W.H., Martinez del Rio C., Caviedes-Vidal E. Ecological physiology of diet and digestive systems. Annu. Rev. Physiol. 2011;73: 69-93. DOI 10.1146/annurev-physiol-012110-142152.

9. Kozlov A., Vershubsky G., Borinskaya S., Sokolova M., Nuvano V. Activity of disaccharidases in arctic populations: evolutionary aspects disaccharidases in arctic populations. J. Physiol. Anthropol. Appl. Hum. Sci. 2005;24:473-476. DOI 10.2114/jpa.24.473.

10. Malyarchuk B.A., Derenko M.V., Denisova G.A. The frequency of the inactive sucrase-isomaltase variant in indigenous populations of Northeastern Asia. Russian Journal of Genetics. 2017;53:10521054. DOI 10.1134/S1022795417090095.

11. Marcadier J.L., Boland M., Scott C.R., Issa K., Wu Z., McIntyre A.D., Hegele R.A., Geraghty M.T., Lines M.A. Congenital sucrase-isomaltase deficiency: identification of a common Inuit founder mutation. Canad. Med. Assoc. J. 2015;187:102-107. DOI 10.1503/cmaj. 140657.

12. Muller Y.L., Hanson R.L., Knowler W.C., Fleming J., Goswami J., Huang K., Traurig M., Sutherland J., Wiedrich C., Wiedrich K., Mahkee D., Ossowski V., Kobes S., Bogardus C., Baier L.J. Identification of genetic variation that determines human trehalase activity and its association with type 2 diabetes. Hum. Genet. 2013;132:697707. DOI 10.1007/s00439-013-1278-3.

13. Pagani L., Lawson D.J., Jagoda E., Mörseburg A., Mitt M., Clemente F., Hudjashov G., DeGiorgio M., Eriksson A., Saag L., Wall J.D., Cardona A., Mägi R., Sayres M.A., Kaewert S., Inchley C., Scheib C.L., Järve M., Karmin M., Jacobs G.S., Antao T., Iliescu F.M., Kushniarevich A., Ayub Q., Tyler-Smith C., Xue Y., Yunusbayev B., Tambets K., Mallick C.B., Saag L., Pocheshkhova E., Andriadze G., Muller C., Westaway M., Lambert D., Zoraqi G., Turdikulova S., Dalimova D., Sabitov Z., Sultana G.N.N., Lachance J., Tishkoff S., Momynaliev K., Isakova J., Damba L.D., Gubina M., Nymadawa P., Evseeva I., Atramentova L., Utevska O., Ricaut F.-X., Brucato N., Sudoyo H., Letellier T., Cox M.P., Barashkov N.A., Skaro V., Mulahasanovic L., Primorac D., Sahakyan H., Mormina M., Eichstaedt C.A., Lichman D.V., Abdullah S., Chaubey G., Wee J.T.S., Mihailov E., Karunas A., Litvinov S., Khusainova R., Ekomasova N., Akhmetova V., Khidiyatova I., Marjanovic D., Yepiskoposyan L., Behar D.M., Balanovska E., Metspalu A., Derenko M., Malyarchuk B., Voevoda M., Fedorova S.A., Osipova L.P., Lahr M.M., Gerbault P., Leavesley M., Migliano A.B., Petraglia M., Balanovsky O., Khusnutdinova E.K., Metspalu E., Thomas M.G., Manica A., Nielsen R., Villems R., Willerslev E., Kivisild T., Metspalu M. Genomic analyses inform on migration events during the peopling of Eurasia. Nature. 2016;538:238-242. DOI 10.1038/nature19792.

14. Pedersen C.T., Lohmueller K.E., Grarup N., Bjerregaard P., Hansen T., Siegismund H.R., Moltke I., Albrechtsen A. The effect of an extreme and prolonged population bottleneck on patterns of deleterious variation: Insights from the Greenlandic Inuit. Genetics. 2017;205:787801. DOI 10.1534/genetics.116.193821.

15. Perry G.H., Dominy N.J., Claw K.G., Lee A.S., Fiegler H., Redon R., Werner J., Villanea F.A., Mountain J.L., Misra R., Carter N.P., Lee C., Stone A.C. Diet and the evolution of human amylase gene copy number variation. Nat. Genet. 2007;39:1256-1260. DOI 10.1038/ng2123.

16. Tishkoff S.A., Reed F.A., Ranciaro A., Voight B.F., Babbitt C.C., Silverman J.S., Powell K., Mortensen H.M., Hirbo J.B., Osman M., Ibrahim M., Omar S.A., Lema G., Nyambo T.B., Ghori J., Bumpstead S., Pritchard J.K., Wray G.A., Deloukas P. Convergent adaptation of human lactase persistence in Africa and Europe. Nat. Genet. 2007;39:31-40. DOI 10.1038/ng1946.

17. White M.J., Kodaman N.M., Harder R.H., Asselbergs F.W., Vaughan D.R., Brown N.J., Moore J.H., Williams S.M. Genetics of plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) in a Ghanaian population. PLoS ONE. 2015;10:e0136379. DOI 10.1371/journal.pone.0136379.