Полиморфизм нуклеотидной последовательности как источник повышения информативности str-маркеров аутосомной днк человека

Земскова Елена Юрьевна кандидат медицинских наук заведующая отделом молекулярно-генетических исслед, ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Минздрава России по науке 125284 г. Москва, ул. Поликарпова, д. 12/13 Zemskova Elena Yur'evna PhD in Medicine Vice-Chairperson of the Department of Molecular and Genetic Studies of the Russian Center for Judicial Medical Expertise. 125284, Russia, Moskva, ul. Polikarpova, d. 12/13 zemskova.74@inbox.ru Иванов Павел Леонидович доктор биологических наук заместитель директора , ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Минздрава России по высокотехнологичным исследованиям 125284 г. Москва, ул. Поликарпова, д. 12/13 Ivanov Pavel Leonidovich Doctor of Biology Vice-Director on High Technology Studies of the Russian Center for Judicial Medical Experties of the Ministry of Healthcare of Russia. 125284, Russia, Moskva, ul. Polikarpova, d. 12/13. zemskova.74@inbox.ru Леонов Сергей Николаевич врач судебно-медицинский эксперт , ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Минздрава России по науке 125284 г. Москва, ул. Поликарпова, д. 12/13 Leonov Sergei Nikolaevich Doctor, Judicial Medical Expert of the Russian Center of Judicial Medical Experties of the Ministry of Healthcare 125284, Russia, Moskva, ul. Polikarpova, d.12/13 zemskova.74@inbox.ru

Тимошенко Татьяна Владимировна ординатор , ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Минздрава России по науке 125284 г. Москва, ул. Поликарпова, д. 12/13 Timoshenko Tat'yana Vladimirovna resident physician, Russian Center of Judicial Medical  Expertise of the Ministry of Healthcare of Russia 125284, Russia, Moskva, ul. Polikarpova, d 12/13 zemskova.74@inbox.ru

На сегодняшний день одним из перспективных направлений современной судебно-медицинской генетики является поиск возможных путей повышения эффективности молекулярно-биологического идентификационного анализа. Решением этой задачи может оказаться переход к альтернативным (более информативным) методам исследования ранее известных молекулярных маркеров. Так, классическим подходом к исследованию коротких тандемных повторов ДНК человека является определение полиморфизма длины амплифицированных фрагментов методом капиллярного электрофореза. При этом известно, что подавляющему большинству областей человеческого генома свойствен полиморфизм последовательности. Однако электрофоретическое разделение ДНК-фрагментов не дает никакой информации о полиморфизме этого типа, так как позволяет определить только длину анализируемого ампликона.

Идеальным методом анализа полиморфизма последовательности любого фрагмента ДНК, конечно, является его прямое секвенирование. Однако сложность и трудоемкость такого подхода не позволяют провести масштабные исследования в этом направлении. В качестве альтернативного прямому секвенированию метода, может быть предложен масс-спектрометрический анализ амплифицированных фрагментов ДНК ^[1,2]. Высокая точность определения молекулярной массы амплифицированных фрагментов позволяет определять как длину исследуемого фрагмента, так и отклонения от ожидаемого (известного) нуклеотидного состава. Именно эффект «расщепления» аллелей STR-локусов на несколько вариантных форм («классические» и содержащие SNP) может обеспечить увеличение информативности экспертного исследования.

Для оценки потенциальных преимуществ данного эффекта и его влияния на основные показатели информативности, нами было проведено комплексное молекулярно-генетическое исследование 13 аутосомных STR-локусов системы CODIS в популяции этнических русских (исследована выборка из 300 человек) с использованием масс-спектрометрической платформы PLEX-ID™ Instrument (Abbott Molecular, США) ^[3].

В результате проведенных исследований для 10 из 13 локусов было выявлено наличие SNP в последовательности классических (известных) тетра-нуклеотидных повторов. Полученные результаты показывают, что полиморфизм последовательности характерен не для всех локусов - последовательности некоторых из них, вероятно, являются высоко консервативными. Более того, для локусов подверженных мутационному процессу, был выявлен лишь определенный набор возможных однонуклеотидных замен. Количество обнаруженных новых аллельных вариантов в исследованной выборке составило от 2 (в локусе FGA) до 15 (в локусе D5S818). Более наглядным показателем повышения аллельного разнообразия может служить процентное соотношение новых аллелей (содержащих SNP) ко всем выявленным вариантам (и «классическим», и содержащим SNP). Этот показатель колеблется в диапазоне от 68% до 10% среди десяти локусов, отличающихся наличием полиморфизма последовательности. Между тем, нами был обнаружен ряд аллельных маркеров, представленных в охарактеризованной выборке исключительно полиморфным вариантом. Всего было обнаружено четыре аллельных варианта (в четырех разных локусах), представленных исключительно мутантной формой.

При этом в исследованной выборке, наблюдается различная картина частотного распределения новых аллелей. Можно выделить два основных характера распределения аллельных вариантов мутантных локусов в популяции:

- характеризующийся появлением новых вариантов с аллельной частотой, сопоставимой с частотой встречаемости классического варианта (например, локус D13S317),

- характеризующийся появлением новых аллельных вариантов с чрезвычайно низкой частотой встречаемости (например, локус vWa).

Возникновение новых аллелей, формально, должно приводить к росту информативности молекулярного маркера. Однако в случае редких вариантов, существенного повышения информативности не происходит, ввиду чрезвычайно низкой вероятности встретить новый аллель у исследуемого объекта.

Расчеты изменения значений дискриминирующего потенциала (Рower of Discrimination) исследованных локусов свидетельствуют о существенном приросте этого показателя среди SNP-содержащих локусов. Так для локуса D5S818, прирост дискриминирующего потенциала составил 9%.

В целом, результаты проведенной работы демонстрируют перспективность анализа полиморфизма последовательности аутосомных STR-локусов, как дополнительного источника информативности этих индивидуализирующих систем.