Однонуклеотидные полиморфизмы (SNPs)

Однонуклеотидные полиморфизмы (SNPs – single nucleotide polimorphisms) - геномные позиции, в которых есть две отчетливые нуклеотидные аллели, причем каждая проявляется в значительной части человеческой популяции (La Framboise, 2009). SNPs являются частным случаем ONP.

ONP – вариабельные позиции в последовательности геномной ДНК, для которых частота встречаемости в популяции наименее распространенного варианта превышает 1%. В кодирующих регионах генома они встречается реже, чем в некодирующих. На тысячу оснований приходится одна вариабельная позиция (Ребриков и др., 2009)

SNPs являются однонуклеотидными заменами одного основания на другое. Каждая позиция SNP в геноме может иметь четыре варианта: один для каждого нуклеотида - A, C, G и T. (рис.1) Однако не все однонуклеотидные изменения являются SNPs. Классифицированные как SNP, два или более варианта последовательности должны быть представлены (наблюдаемы) менее чем у 1% иҽдุвидуумов от всего насеѻения.

Рис.1. Варианты однонуклеотидныЅ збмен в г␵номе (Colella, Yau, Taylၯ2et al., 2111)耮

SNPࡳ разделены наဠ2 группы по отношеؽию ᐸ 3енам čНевключенны䐵䀠в ген SNRs (т䰰кже н԰зываемые耠индикаторными SNPs) не обнаруживаются вну줬䛊㋸∀胡忦퉫㫷Ω⃿ù廭셧璯廴ꤼ㊔ꂴ笝쮗蟥鶨쇁๜蹪८칀︍㤮骗꘮솔狁僡萼돶늀✁욟毕⟟㧳枏ꅵ栣뭖︈犅⹈㶾馜ꡚ刺떥ὅﶖ✣➏拖ψ袲臧建萼㜬ę铧롕ᡀ྆᩵靷컎츂㍀㘖鞢砅纳਱趱㿘Я绷뻣⑇⊨ợッ㤝꫈괬橱婄鵯㷂輄傈⟆䈇�頌⊓倥楛差넦䖕୉鑈愡৑놯䒐ᡑﭲ쒛믺䮼챋⹟呎渺黎泿児뙷ꓷ簬姮ꀦা碅䪨ሖ㵦⩓ᷡ퓅习뛘藥㍡ᅰ횼롻鶛롙믙ｻ璊㑵劖呠�иⓊீ궾⚢㒈軚Ḅ虨諟龬㓏⨐麑⁼ʶ函�圴⫸挍桜愂뤎ଖ嗎⓽�ꄢֽ䣧귑Ⴝ욗אָ팳슕㈊�쎤�萜墉荒펁㽰禜젽귘㖭炡Ĵ壣꽘걒礉ěꞎ⢉﫿맕Ốꑤ㐃脲䫩㆏䈺᎛卌㍘줲㰹䷵꥙䓞쵋䛈㋸≷胠徛튈툔㻧⅕⓪½庘섙瓕媛굝皬ꂕ网쮒蟦馳엇ੂ蹉५츻️㤮麄ꉡ쇍盛僤葆뎌늋㜁웁殤⟑㷆枃ꔗ栨뭗︈目⨜㷐鷻갘﷣醃᭘淋❖⟽쒟拙ε裀膐建聍㝣Պ郂뱿ᰔ௫Ḕጛ캏쨶㝔㈋鎴汑竽๭鷾㯛窩몭⁗⋥ắ㒬㴃꺧꤉湰幈餕㷋୫傥⎋䙤�鱧⻘呂椦工ㄪ䆀୍鐷慔්놬䒓౉／쒐뾚䯇챏⹘倥樨轢泹唿똇ꓷ砱巻ꈥৄ磹亽ɬ㵦⹞ᶔ퓋习뛙臇㝶ᑁ횑뱮鶄롓뿂）瓸㑴劓呧�䐱惟૎꧜⛚ゕ諨ᩭ舝軃鮘ペ⸅훪⑪ې冓�䉷⻯捾桒愇륵୨冥⃚嵻ꅞ־䢓귕ᓟ스ﭵ팰싪㈎�쟇�耛峡ﻵ폲㬕総찯꧉㖬烝ļ壠꽞갉祶ŧ꞊ⲛ﫰릫Ốꑤ㰃㼂뉅漊�橵⫚Ổ畩ꜹ圁䮁촳䛆㊸∎胧忬퉤㫷℥⃿¹应셡璡娘괤㊹ꒆ缥쮟莄馾엋੊蹉५츻️㤫麆ꉌ쇧盖僣落돶닱❲쒞濏⟔㧺枉ꄊ桥뭘︍犏⹶㦠駩ꡖ呂뗾᭘黎✯➇쓨拟ψ袼臦媘聄㌏Ո邼뱻ᱭྊṤ錛쪔쩍㝒㈄鏊籗竴੽駡㮪窦뫔⁝⚋ᪿネ㴂껝ꤣ湰婛鵓㧶ଟ咿⏵䙠�鰜⺣呋楒巬딲䇳༼逆敆৑뇒䒐రｿ쒓뮄䯉챁⹝吸橑旅棡啂뙴ꓶ籓巻ꉛ঳磸介ȕ㤉⸢ᷪ풸乭뛚臆㍡ᑂ횟뢎鶒롖믖＋瓿㑰勩周�䑁惗ௌ꧟⛓ゕ苉ᩢ舛躽鿿㓂⨘횖ⁿ˾喒�噆⻯挅栮愌뤉ଟ喸⒄嵻ꅗֺ䢒꿖Ⴞ웨ﭗ팶웾㈅�잹�葾壹ﻸ펁㽳綂졁귛㖬炠İ壮꽕갢絧պꟾ⢅﫶맕Ốꑤ쌃㌷짱鲞鈢悵㖚춣�䤂啬欓ные в ген SNPs. Coding SNPs - кодирующие SNPs. Non-coding SNPs - некодирующие SNPs. Protein – белок.

В геноме человека обнаружено около 10 миллионов однонуклеотидных полиморфизмов (SNPs) (Kruglyak, Nickerson, 2001). Было показано, что SNPs встречаются через каждые 100-300 оснований. Во всем человеческом геноме содержится приблизительно от 10 до 30 миллионов потенциальных SNPs. Более чем 4 миллиона SNPs было опубликовано в разных банках данных. Многие из этих SNPs выполняют неизвестные функции (Perkin, 2005).

Изучение SNP ведется во многих организмах. Среди важнейших агрокультур генетическая модификация кукурузы, пшеницы, соевых, риса может увеличить высокий урожай при меньшем количестве удобрений, инсектицидов, гербицидов. Среди микроорганизмов и вирусов SNPs известны по причине их влияния на лекарственную устойчивость (Perkin, 2005).

Есть 2 типа замен нуклеотидных оснований, дающих SNPs:

Транзиция - случается между пуриновыми основаниями (A, G) или между пиримидиновыми основаниями (C, T). Этот тип замены составляет две трети всех SNPs. A (пурин) T (пиримидин) →G (пурин) C (пиримидин).

Трансверсия - случается между пуриновым и пиримидиновым основанием. A (пурин) T (пиримидин) → C (пиримидин) G (пурин).

SNP в кодирующей последовательности могут иметь 2 различных действия на образуемый белок:

Синонимичное – изменение не позволяет аминокислоте присоединиться к белку ею продуцируемому. Его также называют безмолвная мутация.

Несинонимичное – изменение дает модификацию закодированной аминокислоты. Незначительная мутация изменяет белок при изменении кодона. Бессмысленная мутация имеет результатом недостающий терминальный кодон. SNPs могут также случаться в регуляторной области генов. Эти SNPs способны изменять количество или хронометрировать продукцию белка (Kaleigh, 2002).

Наличие SNPs может определять предрасположенность к определенным заболеваниям, чувствительность к медикаментам и патогенам (Urquhart, 2011).

SNPs связаны с аутоиммунными заболеваниями, такими как диабет 1 типа, множественный склероз, ревматоидный артрит и системная красная волчанка и опухолевых - рак кишечника, легких, поджелудочной железы, различными видами карцином, лейкемией. (Hampe et al., 1999;Nagata, 1999).

Большую актуальность приобретают исследования по влиянию SNPs 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.

Fas-антиген

Fas/CD95/APO-1 антиген – гликозилированный трансмембранный белок I типа с молекулярной массой 45 кДа, содержащий в своем составе 320 аминокислотных остатков.

В функциональном отношении Fas является биполярной молекулой. Ее внеклеточный участок необходим для взаимодействия с FasL, а цитоплазматический регион (DD – домен смерти) требуется для индукции апоптотического сигнала.

Fas (CD95) - трансмембранный протеин, опосредующий апоптоз (Nagata, 1994). Это член семейства рецепторов факторов некроза опухолей (TNF, NGF), проводящий апоптотический сигнал в чувствительные к апоптозу клетки (Leithauser et al., 1993; Kim et al., 2000).

Рис. 3. Тримерная форма мембранной формы Fas антигена (Новиков, 2005)

Снижение или полное ингибирование экспрессии Fas (CD95) является важной особенностью злокачественной трансформации, которая приводила к потере дифференциации эпителиальных клеток и потере чувствительности к апоптозу (Besma Bel Hadj Jrad et al., 2006).

Экспрессия Fas может регулироваться определенными генетическими элементами, расположенными в 5'-некодирующей последовательности гена (промоторе). Вариации данной последовательности могут выражаться в различных уровнях экспрессии этого гена. Геномная организация гена Fas была определена, охарактеризован промоторный регион этого гена (Cheng et al., 1995). Этот регион охватывает последовательность в 2000 нуклеотидных пар и включает в себя основной промотор, энхансер и сайленсер (Rudert et al., 1995).