1.2 Митохондриалық ДНҚ маркерлері (мт-ДНҚ)

1. 2 Митохондриалық ДНҚ маркерлері (мт-ДНҚ )

Митохондриалық ДНҚ (мтДНҚ ) М. М. Nass электронды микроскопия ә дісі арқ ылы в 1963 жылы ашылды[14]. Бір жылдан кейін G. Schatz жә не J. Klima оның бар екені туралы биохимиялық дә лелдеулер алды[15].

Сурет 3 - мтДНҚ -ның жалпы кө рінісі

Митохондриалды геномның нуклеотидтік тізбегін 1981 жылы Anderson et al

Сипаттады[16]. Ядролық ДНҚ -мен салыстырғ анда мтДНҚ -да 3 биллион н. ж., шамамен 17мың ж. н. бар жә не олар қ ызметі бойынша кодтайтынтын, кодтамайтын жә не реттейтін аймақ тар болып бө лінеді[17-19]. Кодтайтын аймақ 37 ген тізбетері туралы ақ параттарды қ амтиды, соның ішінде: 22 т-РНҚ, 2 р-РНҚ жә не клеткаішілік энергия ө німдерінің 13 гені[20, 21]. Кодтамайтын аймақ тың (D-тұ зақ ) индивидтер арасында нуклеотидтер тізбегі бойынша ү лкен айырмашылық тарымен екі гипервариабельді аймағ ы бар (HV1 жә не HV2 -342 жә не 268 н. ж. ). Ол мтДНҚ гендерінің экспрессиясын қ адағ алайды, транскрипцияның негізгі промоторларын қ амтиды жә не тізбектердің репликациясын қ адағ алайды [20-22]. Ө зінің ерекше қ асиетіне байланысты мтДНҚ генетикалық зерттеулер ү шін ың ғ айлы жә не ақ паратты материал болап табылады. Қ азіргі таң да мтДНҚ анализі митохондриялық аурулар диагностикасында, қ атты деградацияғ а ұ шырағ ан ү лгілермен жұ мыс кезінде жә не адам эволюциясын зерттеу мен генеологиялық зерттеулерде тұ лғ аны идентификациялауғ а қ олданылады [23, 24, 25] Кодталмайтын аймақ мтДНҚ едә уір вариабельды аймағ ы болып келеді жә не бү кіл митохондриальды геномның шамамен 23% ауытқ уларын қ ұ райды. Ұ рық танғ ан жұ мыртқ а клеткасында шешесінен алынғ ан митохондриалды ДНҚ (мтДНҚ ) бар, ол ә кесінен балаларғ а берілмейді себебі сперматозоид ө з митохондриясын бермейді. Адамдардың туыстығ ы олардың бір-бірімен ДНҚ ұ қ састығ ына қ арай анық талады немесе олардың ДНҚ -сын ортақ ата-бабаларының ДНҚ сымен салыстыру арқ ылы анық талады. Мұ ндай зерттеулер филогенетикалық деп аталады, яғ ни бір ортақ тіннен шық қ ан бұ тақ тарын зерттейді. Филогенетикалық зерттеулер ү шін митохондриялық ДНҚ -да ерекше басымдылық (преимущества) бар. Мысалы ә ке мен шешенің генетикалық тексттері хромосомада ұ рпақ тан-ұ рпақ қ а таралып, ауыса береді (бұ л процесс рекомбинация деп аталады), сө йтіп туысқ андық ты анық тау талдауын қ иындатады, ал мтДНҚ ұ рпақ тан ұ рпақ қ а тек шешесі арқ ылы ғ ана беріледі. мтДНҚ молекуласы идентична жә не клеткада мың дағ ан кө шірмелері орналасқ ан, ал хромосомалық ДНҚ тек ә кесінікі жә не шешесінікі. Сонымен қ атар, мтДНҚ молекуласы кіші жә не ұ штары жоқ сақ иналы. Сондық тан мтДНҚ биологиялық ү лгілерде жақ сы сақ талады.

мтДНҚ -ның тарихын реконструкциялау ү шін бірінші болып америкалық генетик 1985 жылы Алан Уилсон қ олданды. Ол жер шарының барлық аймақ тарынан алынғ ан ү лгіден мтДНҚ -ны зерттеді. Осы зерттеу негізінде олардың бір-бірінен айырмашылығ ын анық тау арқ ылы филогенетикалық древо қ ұ растырды жә не барлық адамзатқ а ортақ болып келетін алғ ашқ ы тіннің генетикалық текстінің бұ тақ тарындағ ы мутациялардың пайда болу тізбектерін шамалап болжады. Оның пайымдауы бойынша, қ азіргі барлық мтДНҚ Африкада ө мір сү рген ортақ (промать) арғ ыананың мтДНҚ сынан тарағ ан, яғ ни барлық адамзат тек бір анадан ғ ана таралғ ан. Оны «митохондриалды Ева» деп атады. Бірақ бұ л дұ рыс талқ ылау емес еді, себебі «Евада» бірнеше мың дағ ан тайпалық ә йелдер (соплеменницы) болғ ан, тек олардың мтДНҚ -сы біздің заманымызғ а дейін жетпеген.

Сурет 4 - мтДНҚ эволюциясы

Алайда олардың барлығ ы кү мә нсіз қ азіргі ө мір сү ріп жатқ ан адамдарғ а ө здерінің ү лестерін қ осты. Шамамен 150 000 жыл бұ рын МтДНҚ ауыспалылығ ы жайлы алынғ ан мә ліметтер оның дивергенциясы басталғ анын айқ ындайды. Жү ргізілген зерттеулер нә тижесі бойынша Еуропа жә не Батыс Азия халық тар генофонында келесі 10 негізгі гаплотиптер анық талды (HVR*, H, V, J, T, U, K, I, W, X), ал моң ғ олойдты популяция генофонында 10 гаплотоп кездесті (A, B, C, D, E, F, G, Y, Z, M*), ал негроидтық тарда L макротоптары кездеседі[26, 27, 28].

Сурет 5 - Адамның мтДНҚ миграциясы

Заманауи еуропалық тардың ДНҚ -сын зерттеу кезінде еуропалық тардың генетикалық қ оры қ аланғ ан, содан кейін айтарлық тай ө згерген екі негізгі кезең дер анық талды. Бұ л шамамен 35 мың жыл бұ рын (палеолит дә уірі) аң аулаушылар мен жинаушылардың қ ұ рлық тың бастапқ ы орналасу кезең і жә не шамамен 6 мың жыл бұ рын (неолит дә уірінде) Таяу Шығ ыстағ ы ертедегі фермерлердің кө ші-қ оны толқ ыны. Орталық жә не солтү стік Еуропаның тарихи орындарынан шық қ ан сү йектердің митохондриялық ДНҚ талдауы ерте аң шылардың генетикалық мұ расы мен ө сімдік азық жинаушыларының кейінгі қ оныс аударумен жойылғ анын кө рсетеді. Заманауи еуропалық тардың генофондына ең ү лкен ә сер Месопотамиядан келген фермерлердің Еуропада пайда болғ аннан кейін болғ ан оқ иғ а болды.

Зерттеушілер Германияда сү йек қ алдығ ының 37 жиынтығ ын жә не Италиядан 2 жиынтығ ын таң дады, олардың барлығ ы H. гаплотобына тиесілі болды. Бұ л қ алдық тар неолит дә уірінен бастап қ ола дә уірінің басына дейінгі 3, 5 мың жыл кезең іне жатады. Осы 39 адамның қ алдық тарындағ ы митохондриялы геномдардың іріктелуі ДНҚ қ ұ рылымында динамикалық ө згерістерді кө рсетті. Зерттеушілер заманауи еуропалық тар арасында ерте неолиттен шық қ ан адамдардың генетикалық қ ұ рылымдарын кездестірмеді. Орталық Еуропадан шық қ ан ерте неолит дә уірінің қ алдық тарын талдаудың шамамен 19% -ы тек H гаплотобына тиесілі екенін кө рсетті. " Шоғ ырланғ ан адамдар" шығ у тегі археологтар арасында дау тудырды. Зерттеу барысында зерттелген қ алдық тар Германияда табылғ анымен, олардың ДНҚ -сы Испания мен Португалияның қ азіргі заманғ ы тұ рғ ындарымен жақ ын туыстық ты кө рсетеді. Ал неолит дә уіріндегі немесе ерте қ ола дә уіріндегі Унетицалық мә дениетіне жататын қ алғ ан қ алдық тар кө бірек шығ ыс популяцияларына жақ ынырақ туыстық ты кө рсетеді[29].

Келесі бір жұ мыс бұ рын жарияланғ ан мақ ала ө ртенген сү йектің ү лгілерінен сенімді генетикалық ақ парат алу мү мкіндігі[30] туралы даулы мә селеге арналды. Онда ұ сынылғ ан деректер шынымен ө ртенген сү йектерде хромосомалық ДНҚ полиморфизмін жазу мү мкіндігі туралы кү мә н туғ ызды. мтДНҚ ө зінің моноклоналды табиғ аты, жоғ ары жасушалық саны жә не т. б. қ асиеттерімен ерекшелінеді. Бұ л хромосомалық ДНҚ дең гейінде анық талатын даралық сипаттамалар жеткілікті тү рде ақ параттылық қ а ие болмағ ан жағ дайда сә йкестендіру проблемаларын шешуге мү мкіндік береді: генетикалық материалдың ө те аз мө лшерімен талданады немесе белгіленген туыстарын бө лудің генетикалық қ ашық тығ ы бір ұ рпақ тан артық болғ ан жағ дайда. Осы кө рсеткіштерге сә йкес, мтДНҚ генотиптілігінің форматында молекулалық -генетикалық зерттеу кейбір жағ дайларда хромосомалық ДНҚ генотиптілігіне ә лдеқ айда табысты балама ретінде қ арастырылады. Мысалы, жаппай қ ұ рбандармен тө тенше жағ дайлардың қ ұ рбандарын анық тау кезінде анық талғ ан объектілер ретінде анық талғ ан тұ лғ алардың туыстарынан алынғ ан биологиялық ү лгілерді пайдалана отырып, жанама молекулярлық генетикалық сә йкестендіру жү ргізіледі. Мұ ндай жағ дайларда жиі кездесетін биологиялық объектілер ө ртенген сү йек қ алдық тары болып табылады. Бұ л жұ мыста ө ртенген сү йек қ алдық тарынан сенімді генетикалық ақ паратты алу мү мкіндігі туралы зерттеу ұ сынылғ ан. Генотипирлеуге тек «жең іл» ө ң деуге ұ шырағ ан, сыртқ ы тү рі бастапқ ыдан еш айырмашылық болмайтын сү йек тінінен алынғ ан мтДНҚ ғ ана жарамды болғ ан жә не тек солардан ғ ана сенімді нә тиже алынғ ан[31].

Митохондрия - кішкентай жасушааралық электр станциясы - тек қ ана аналық желі арқ ылы беріледі. Бұ л криминалистикадағ ы генетикалық сараптама негізге алатын генетиканың постулаты. Алайда, 2002 жылы Копенгагеннен келген ғ алымдар кү тпеген жағ дайды бастан кешірді. Созылмалы шаршаумен ауырғ ан бала клеткасынын зерттей отырып, оның геномынан шешесімен қ атар ә кесінің мтДНҚ -сын тапты. Бұ л жаң алық генетика негізіне біртө ң керіс ә келетіндей болғ ан еді, бірақ кейінгі зерттеулер мұ ндай аномалды нә тиже бермеді. Қ ытай, Америка жә не Тайвань эерттеушілері тө рт жастағ ы ұ л баладан аралас мтДНҚ -ны тапты. Ары қ арай талдау бұ л жайтты растаумен қ атар ұ л баланың екі ә пкесінен де бұ л ауытқ уды, яғ ни аралас мтДНҚ -ны анық тады. Митохондриялық аурулармен кү дікті екі отбасының ДНК-ны дә йектегеннен кейін, ғ алымдар митохондриялық ДНҚ -ны ә келерінен мұ ра еткен 17 адамның барлығ ын анық тады. Қ ателерді болдырмау ү шін ә р рә сім кемінде екі тә уелсіз зертханада қ айталанғ ан. Гендік талдау негізінде отбасылардағ ы ауытқ улардың кө зі ер адамдар болды. Зерттеушілердің айтуынша, бұ зылудың себебі жасуша ядросында белгілі бір ген болуы мү мкін, бұ л мт-ДНҚ -ғ а сперматозоидтарда тұ рақ тауғ а жә не жұ мыртқ а енуге мү мкіндік береді. Бұ л қ асиет мұ ра болып, барлық жаң а ұ рпақ тарда кө рініс табады. Ө з кезегінде, аралас mtDNA алғ ан ә йелдер оны ө з балаларына жібереді[32].

Ұ зақ уақ ыт бойы неандертальдық тар заманауи адамның тікелей ата-бабалары болып табылады деген ұ станымда болды. Алайда, генетикадағ ы соң ғ ы жаң алық тар мен жетістіктер басқ а теорияның пайдасына сө йлейді: біз неандертальдардың тікелей ұ рпақ тары емеспіз, мү мкін олардың немере інілері болып келеміз делінген. Неандертальдық тар қ азіргі заманғ ы Еуропа аумағ ында шамамен 250-40 мың жыл бұ рын ө мір сү рген. 40 мың жылдан кейін неандертальдық тар жаппай қ ырыла бастады. 1997 жылы Макс Планктың (Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)эволюциялық антропология институты ашылды. Швед биологы Свенте Паабоның басшылығ ымен ғ алымдар неандертальдық мтДНҚ -сын оқ ыды жә не адамдыкіненқ аттыерекшеленеді деп қ орытындылады.

Сурет 6 - Адам мен неандертальдық дардың эволюциясының жалпы схемасы[33]

2005 жылы Березина Г. М. Қ азақ тар арасында митохондриялық ДНҚ зерделеу туралы докторлық диссертациясын қ орғ ады. Бұ л жұ мыстың қ орытындысы бойынша, қ азақ тар популяцияішілік жоғ ары гетерогенділікпен ерекшеленеді, яғ ни олардың арасында Еуразияның барлық халық тарының генетикалық іздері бар. Сонымен қ атар Шығ ыс Азия жә не Батыс Еуропа генетикалық желілерінің қ атынасын ескере отырып, Березина Г. М. Қ азақ тардың 55%-ы Шығ ыс Азияның митохондриялық ДНҚ тасымалдаушыларынан жә не 41%-ы Батыс Еуразия митохондриялық ДНҚ тасымалдаушыларынан тұ рады деген қ орытындығ а келді[34].

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒