Полиморфизм митохондриальной ДНК в современной популяци Республики Татарстан

УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА Том 147, кн. 3 Естественные науки 2005

УДК 575.174:599.9

ПОЛИМОРФИЗМ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК В СОВРЕМЕННОЙ ПОПУЛЯЦИ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

О.А. Кравцова, А.Н. Аскарова Аннотация

Изучен полиморфизм митохондриальной ДНК (мтДНК) у татар (N = 195), проживающих на территории Республики Татарстан и говорящих на языке тюркской группы. Среди обнаруженных гаплотипов имеются все основные западно-евразийские гапло-группы, наиболее частыми из которых является кластер Н (31.78%). Наряду с европеоидными митотипами были обнаружены азиатские группы мтДНК (А, B, C, D), частота которых суммарно составляет 12.8%. Показано наличие монголоидного и европеоидного компонентов с преобладанием европеоидных черт в популяции современных татар, что согласуется с антропологическими данными.

Введение

Современные популяции татар, коренного населения Республики Татарстан и второго по численности народа Российской Федерации, на сегодняшний день являются малоизученной группой в генетико-популяционном отношении, и вопрос о происхождении этой этнической группы остается открытым.

Формирование тюркских племен, к которым относятся татары, по археологическим данным проходило в эпоху неолита и бронзы в результате сложного смешения европеоидов и монголоидов. Вопросы происхождения татарского народа к тому же усложнены тем, что его этноним - татары - нередко служит определяющим при выяснении проблемы. Этноним «татары» является общенациональным и употребляется всеми группами, образующими татарскую этническую общность: Поволжья и Приуралья, Западной Сибири, Крыма, Буджака (Румынии) и исторической Литвы. Среди татар Поволжья и Приуралья выделяют субэтнические группы казанских татар, татар-мишарей, касимовских татар, а также этнографические группы нукратских татар, пермских, тептярей и субконфессиональные группы крещенных татар и нагайбаков. Среди сибирских татар выделяются тобольские, барабанские, томские, тюменские и бухарские, а среди астраханских татар - юртовские, кундровские и карагаши. Крымские, польские, румынские, литовские и другие после распада Золотой Орды развивались обособленно и имели отличный путь этнического основания от остальных групп татар.

В [1] подведены итоги более чем столетнего изучения антропологического типа татар, при этом отмечена их расовая неоднородность как внутри основных территориальных групп, так и между ними, что, вероятно, отражает специфику их расогенеза и этногенической связи. Так, в составе поволжско-приуральских

татар выделяют четыре основных антропологических типа: понтийский, светлый европеиодный тип, сублапоноидный (волго-камский) и монголоидный (южно-сибирский) типы. Каждый из этих типов ни в одной из групп не выражен в чистом виде, но реальность их в составе татар подтверждается накоплением признаков соответствующих типов в отдельных территориальных группах: понтийского - у татар-мишарей Чистопольского, и особенно, Наровчатов-ского районов, монголоидного - у татар Арского района, сублапоноидного - у кряшен Елабужского района. Только европеоидный тип с относительно светлой пигментацией не имеет отчетливой географической локализации в составе татар и может предполагаться лишь в виде примеси. При сопоставлении данных по соматологии поволжских татар с соседними народами выявляется общее типологическое сходство, различающееся по степени выраженности отдельных типов. Так, светло-европеоидным типом татары связываются с мордвой-эрзей, частично марийцами, удмуртами, чувашами и русскими. Сублапо-ноидный тип объединяет татар с удмуртами, мари и некоторыми группами русских. Темный европеоидный тип понтийского облика прослеживается у некоторых групп мордвы-мокши и отчасти у южных чувашей. Монголоидный компонент южно-сибирского типа, наиболее ярко выраженный у татар Арского района, выделяется только у тюркских народов данного региона - башкир и чуваш.

Таким образом, антропологические данные показывают, что все исследованные группы татар довольно близки между собой, и по выраженной евро-пеоидности и наличию сублапоноидности татары стоят ближе к народам Поволжья и Приуралья, чем к другим тюркоязычным народам [2]. Формирование антропологического облика татар и соседних народов шло в тесном этногени-ческом взаимодействии (метисации), которое имело разную направленность и интенсивность в зависимости от конкретной исторической ситуации в данном регионе.

Постановка задачи

В связи с выше сказанным представляется важным изучить полиморфизм митохондриальной ДНК с целью выявления соотношения монголоидного и европеоидного компонентов у поволжских татар и сравнить эти данные с результатами по другим народам Европы и Азии.

Материалы и методы

Материалом для исследования послужили образцы ДНК, выделенной из крови неродственных индивидов, представляющих коренное население РТ и относящихся к группе казанских татар. Национальность устанавливалась на основании индивидуального опроса, в котором учитывалась этническая принадлежность до второго поколения.

ДНК выделяли из лейкоцитов периферической крови стандартным методом ферментативного гидролиза с использованием протеиназы К и последующей фенол-хлороформенной экстракции.

Предметом исследования является полиморфизм сайтов рестрикции для эндонуклеаз Ava II, BamH I, EcoR V, Hae III, Kpn I, Rsa I и Sau3A I в участке контрольного региона мт ДНК, длиной 440 пар нуклеотидов (пн) с локализацией в геноме 16106 - 16545 пн. [3]; делеционно-инсерционный полиморфизм V-области мтДНК [4]; а также, высокоразрешающий ПДРФ - анализ (анализ полиморфизма длин рестрикционных фрагментов) для определения гаплогрупп мтДНК [5, 6].

ПЦР проводили с использованием Taq-SE полимеразы и dNTP производства ООО «СибЭнзим» (г. Новосибирск) и праймеров, синтезированных НПФ «Литех» (г. Москва). Последовательности праймеров, использованные в работе, опубликованы ранее [3, 4, 7].

Рестрикционные фрагменты фракционировали электрофоретически в 89%-ном нативном полиакриламидном геле с последующей окраской нитратом серебра.

Полиморфизм учитывался по наличию (+) или отсутствию (-) сайтов рестрикции. Идентификация типов мтДНК проводилась на основании существующей классификации митотипов в популяциях мира [8, 9]. Для характеристики уровня полиморфизма сайтов рестрикции Д-петли мтДНК определялись показатели генного разнообразия h, рассчитываемого по формуле Нея и Таджима [10].

Результаты и обсуждение

Результаты, полученные при проведении ПДРФ-анализа по 8 сайтам рестрикции главной некодирующей области мтДНК в популяции татар, приведены в табл. 1. Здесь же представлены для сравнения данные по некоторым популяциям мира.

Ava II ( 16390 (-)). Частота обнаружения сайта (-) в позиции 16390 у европеоидов и монголоидов почти одинакова, изменяется от 2.05% в популяциях Юго-Восточной Азии до 6.56 % в выборке русских России, а у негроидов существенно выше - 34.64% [11].

Bam H I (16389 (+)). Полиморфизм по сайту 16389 (+) выявлен только среди европеоидов [12]. Монголоидное и негроидное население мира практически мономорфно по данному сайту [13], очень незначительное число вариантов в этой позиции выявлено только у монголов, но при этом высказано предположение о наличии у них европеоидных корней [11].

EcoR V (16274 (+)). Полиморфизм по сайту 16274 (+) наблюдается у русских и стабильно регистрируется в популяциях монголоидов и японцев [11].

Kpn I (16129 (-)). Полиморфизм по сайту 16129 (-) отмечен с различными частотами (11-35%) в выборках европеоидов (11.98%), монголоидов (16.76% у населения Монголии, до 27.03% у народов Юго-Восточной Азии). Самая высокая частота данного сайта обнаружена у африканцев - 35.66% [11].

Hae III (16517 (+)). Этот сайт характеризуется высоким уровнем полиморфизма. С максимальной частотой он встречается у негроидов Африки (80%). Монголоидные популяции мира существенно не различаются, а у европеоидов его частота несколько выше, чем у монголоидов.

Табл. 1

Частоты сайтов рестрикции в Б-петле мтДНК в популяции татар и разных популяциях мира

Фермент Сайт рестрик- ции Татары N = 195 Монголы N = 553 Народы Европы N = 142 Народы Японии N = 238 Народы Юго-Восточной Азии N = 292

Ava II (-)16390 3.08 2.21 3.07 2.94 2.05

Bam H I (+)16389 3.6 0.54 3.77 0.0 0.0

EcoR V (+)16274 4.1 7.58 0 5.00 0.0

Kpn I (—) 16129 12.2 16.76 11.98 17.44 27.03

Hae III (+)16517 49.2 52.6 62.35 58.4 55.8

Sau3 AI (+)16215 0.0 0.0 - 0.0 0.0

Rsa I (-)16303 4.6 10.27 2.17 9.31 21.3

Rsa I (-)16310 0.5 1.5 25.00 0.0 12.93

Sau3 AI (16215 (+)). Данные по этому сайту имеются лишь для популяций Монголии, Японии и России. У представителей монголоидной расы наблюдается относительно низкий уровень полиморфизма или он полностью отсутствует. В популяциях русских частота сайта составляет 3.28%.

Rsa I (16303 (-)). Частота сайта в этой позиции приблизительно одинакова у европеоидов и монголоидов (около 10%) и резко возрастает у представителей экваториальной расы.

Rsa I (16310 (-)). Данный тип полиморфизма зарегистрирован в разных этнических группах, и частоты встречаемости полиморфного сайта сильно варьируются: от полного его отсутствия у русских России, народов Японии и Африки, до 25 % в европейских популяциях [12].

В табл. 2 представлены показатели генного разнообразия (h) популяций татар и некоторых популяциях мира.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о своеобразии рестрикционного полиморфизма, заключающемся в наличии у популяции татар как европеоидной, так и монголоидной компонент.

В популяционном плане наиболее изученным на данный момент можно считать делеционно-инсерционный полиморфизм в некодирующем межгенном участке, расположенном между генами цитохромоксидазы II и лизил-тРНК, в так называемой V-области [14]. Данный сегмент включает две тандемно расположенные копии 9-нуклеотидной последовательности СССССТСТА [3, 11]. Де-леция одной из этих копий встречается только в популяциях Азии и Океании. Гораздо реже, чем делеция, в этом сегменте встречается инсерция из СССС [12].

В исследованной выборке делеция обнаружена только в одном случае (частота 9-пн делеции составила 0.5%). Инсерция в данной выборке не наблюдалась. По данным литературы, в популяциях Западной Евразии, у русских из центральных и южных областей России, а также у коренного населения северовосточной Азии делеционный полиморфизм отсутствует, а у монголов этот по-

Табл. 2

Генное разнообразие (к) популяции татар и разных популяциях мира

Фермент Сайт рестрик- ции Татары Монголы Народы Европы Народы Японии Народы Юго-Вос- точной Азии

Ava II (-)16390 0.058 0.053 0.060 0.057 0.040

Bam H I (+)16389 0.07 0.011 0.073 0.000 0.000

EcoR V (+)16274 0.096 0.140 0.000 0.096 0.000

Kpn I (-)16129 0.2124 0.180 0.2124 0.291 0.3999

Hae III (+)16517 0.4872 0.4915 0.4806 0.448 0.4991

Sau3 AI (+)16215 0.000 0.000 0.000 0.000 -

Rsa I (-)16303 0.087 0.185 0.043 0.171 0.338

Rsa I (-)16310 0.021 0.030 0.395 0.000 0.228

Табл. 3

Полиморфные рестрикционные варианты, определяющие группы типов мтДНК у населения Евразии и частоты встречаемости митотипов в популяции татар и некоторых популяциях мира

Группы мтДНК Ключевые рестрикционные сайты Частота встречаемости митотипов в популяциях мира, %

Татары

Н -7025 Alu I 31.795 7.77 - 40.64

HV -14766 Mse I 0.513 0.00 - 3.75

V -4577 Nla III 3.6 0.00 - 54.42

I +8249 Ava II 8.72 0.00 - 3.70

A +663 Hae III 4.615 3.88 9.15 1.24

B 9 bp - deletion 0.513 9.71 10.36 -

C +13262 Alu I 4.102 14.56 0.61 -

D -5176 Alu I 3.076 30.10 28.04 1.24

казатель достигает 8.1% [11]. Таким образом, результаты исследования делеци-онно-инсерционного полиморфизма У-области мтДНК показали, что в популяциях татар частота делеции существенно ниже, чем в среднем в популяциях монголоидов (р < 0.001).

С помощью высокоразрешающего ПДРФ-анализа были установлены основные митотипы, характеризующие популяции Евразии. В табл. 3 представлены полиморфные рестрикционные варианты определения гаплогрупп мтДНК и частоты встречаемости каждого из митотипов в популяции татар и некоторых монголоидных и европеоидных популяций мира [11-15].

Суммируя результаты, можно заключить, что этническая группа современных татар генетически разнородна, а частотное распределение рестрикционных полиморфных сайтов в главной некодирующей области мтДНК и анализ показателей генного разнообразия свидетельствуют о наличии монголоидного и ев-

ропеоидного компонентов в митохондриальном генофонде современных татар, с преобладанием второго, что подтверждается данными по распределению основных гаплогрупп мтДНК.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского гуманитарного научного фонда (проект № 04-01-00-362).

Summary

O.A. Kravtsova, A.N. Askarova. Mitochondrial DNA polymorphism of the Republic of Tatarstan modern population.

Analysis of markers mtDNA in population of tatars (N = 195), living in the territory of modern Tatarstan and speaking on language of Turkic branch, has shown the presence of major Eurasian haplotypes, with the frequency of haplotype H 31.78%. Also we found 4 major asian mitotypes (A, B, C, D) with the frequency 12.8%. It has shown the presence of Mongolian and European components with the prevalence of European characteristics in population of modern tatars.

Литература

1. Газимзянов И.Р. Антропологический облик татар // Татары / Отв. ред. Р.К. Уразма-нова, С.В. Чешко. - М.: Наука, 2001. - С. 35-40.

2. Халиков А.Х. Монголы, татары. Золотая орда и булгары. - Казань, 1994. - 105 с.

3. Наумова О.Ю., Рычков С.Ю., Базалийский В.И., Мамонова Н.Н., Сулержиц-кий Л.Д., Рычков Ю.Г. Молекулярно-генетическая характеристика неолитической популяции Прибайкалья // Генетика. - 1997. - Т. 33. - С. 1418-1425.

4. Петрищев В.Н., Кутуева А.Б., Рычков Ю.Г. Делеционно-инсерционный полиморфизм в V-области мтДНК в десяти монголоидных популяциях Сибири частота делеции коррелирует с географическими координатами местности // Генетика. -1993. - Т. 29. - С. 1196-1203.

5. Kolman C.J., Tuross N. Ancient DNA analysis of human populations // Amer. J. of Phys. Anthropology. - 2000. - V. 111. - P. 5-23.

6. Izaquirre N., de la Rua C. An mtDNA analysis in ancient Basque populations: implications for haplogroup V as a marker for a major Paleolithic expansion from southwestern Europe // Amer. J. Hum. Genet. - 1999. - V. 65. - P. 199-207.

7. Quintans B., Alvarez-Iglesias V., Salas A., Phillips C., Lareu M.V., Carracedo A. Typing of mitochondrial DNA coding region SNPs of forensic and anthropological interest using SNaPshot minisequencing // Forensic Science Intern. - 2004. - V. 140. - P. 251-257.

8. Macaulay V., Richards M., Hickey E. et al. The emerging tree of West Eurasian mtDNAs: a synthesis of control-region sequences and RFLPs // Amer. J. Hum. Genet. -1999. - V. 64. - P. 232-249.

9. Richards M., Macaulay V., Hickey E. et al. Tracing European founder lineages in the Near Eastern mtDNA pool // Amer. J. Hum. Genet. - 2000. - V. 67. - P. 1251-1276.

10. Nei M., Tajima F. DNA polymorphism detectable by restriction endonucleases // Genetics. - 1981. - V. 97. - P. 145-163.

11. Самбуугийн Н., Петрищев В.Н., Рычков Ю.Г. Полиморфизм ДНК в населении Монголии: Анализ ПДРФ митохондриальной ДНК // Гештика. - 1991. - Т. 27, № 12. -С. 2143-2151.

12. Бермишева М.А., Кутуев И.А., Коршунова Т.Ю., Дубова Н.А., Виллемс Р., Хуснут-динова Э.К. Филогеографический анализ мтДНК ногайцев: высокий уровень смешения материнских линий восточной и западной Евразии // Молекулярная биол. -2004. - Т. 38. - С. 617-624.

13. Лункина А.В., Денисова Г.А., Деренко М.В., Малярчук Б.А. Изменчивость митохондриальной ДНК в двух популяциях русского населения Новгородской области // Генетика. - 2004. - Т. 40. - С. 975-980.

14. Деренко М.В., Лункина А.В., Малярчук Б.А., Захаров И.А., Цэдэв Ц., Парк К.С., Чо Я.М., Ли Х.К., Чу Ч.Х. Рестрикционный полиморфизм митохондриальной ДНК у корейцев и монголов // Генетика. - 2004. - Т. 40. - С. 1562-1570.

15. Хуснутдинова Э.К., Бермишева М. Рестрикционный полиморфизм главной некодирующей области // Генетика. - 1999. - Т. 35. - С. 695-702.

Поступила в редакцию 31.10.05

Кравцова Ольга Александровна - аспирант кафедры биохимии Казанского государственного университета.

E-mail: okravz@rambler.ru

Аскарова Альфия Наримановна - кандидат биологических наук, доцент Казанского государственного университета.

E-mail: alask@ksu.ru