50. Полиморфные маркеры - инструменты в поиске генов трансгендерности
Изменения в генах могут быть одной из причин трансгендерности. На роль генетики указывают результаты изучения однояйцовых и двуяйцовых близнецов (об этом пост 42). Однако трансгендерность явно не классическое моногенное состояние и метод, позволивший выявить причину многих генетических заболеваний (linkage analysis), здесь неприменим. В настоящее время для поиска генов, вовлечённых в трансгендерность, используют два подхода. Первый основан на изучении ассоциации трансгендерности с полиморфными маркерами, другой на секвенировании. Об этих исследованиях и пойдёт речь в нескольких последующих постах. Но для начала нужно разобраться с некоторыми базовыми понятиями. Начнём с генетического полиморфизма и расчёта связанных с ним частот.
Полиморфизм это когда в одном и том же месте генома может быть два или более вариантов последовательности ДНК. Эти варианты называют аллелями, правда полиморфными считаются только те, чья частота выше 1%. Если же частота меньше 1%, то аллель обозначаетмя как редкий. Изучение ассоциации трансгендерности с каким-либо полиморфизмом основано на сравнении частот генотипов или частот аллелей полиморфного сайта в контрольной группе и у трансгендеров. В работах по генетике трансгендерности использовали два типа полиморфных маркеров:
· SNP (single nucleotide polymorphism) - одно-нуклеотидный полиморфизм
· STR (short tandem repeats) - короткие тандемные повторы
SNP это замена одного нуклеотида на другой. Простой пример - в конкретном месте (сайте) генома в 80% находится нуклеотид гуанин (G), а в 20% тимин (Т), то есть существуют аллель G и аллель Т. Такой полиморфный сайт обозначается как G/T.
Если полиморфный сайт G/T находится на аутосоме (любая хромосома кроме Х и Y), то в этом случае человек любого пола имеет два аллеля (один на хромосоме, полученной от матери, второй от отца). Соответственно возможны три варианта генотипа - G/G, G/T и T/T. Генотип, у которого оба аллеля одинаковы (G/G и T/T), называется гомозиготным, а генотип с разными аллелями (G/T) гетерозиготным.
Иная ситуация с половыми хромосомами X и Y. За исключением небольших участков на концах, эти хромосомы полностью отличны, так что полиморфные сайты хромосомы Х просто отсутствуют на хромосоме Y. Это значит, что если полиморфный сайт G/T находится на хромосоме Х, то у женщины два аллеля, а у мужчины только один. Соответственно генотип женщины может быть как гомозиготным, так и гетерозиготным, а вот генотип мужчины в таком случае является гемизиготным, то есть имеющим только один аллель.
Теперь рассмотрим, как рассчитываются частоты аллелей, если полиморфный сайт находится на аутосоме. Допустим, при генотипировании полиморфного сайта G/T у 100 человек, оказалось, что у 49 генотип G/G, у 42 генотип G/T и у 9 генотип T/T. Поскольку каждый человек имеет два аллеля, то их общее число равно 100х2=200. Теперь определим общее число аллелей G. 49 человек с генотипом G/G дадут 49х2=98 аллелей, а 42 человека с генотипом G/T дадут 42 аллеля. То есть всего 98 + 42=140 аллелей G. Соответственно частота этого аллеля составляет 140/200=0.7 или в процентном выражении 70%. Частоту аллеля Т можно рассчитать таким же способом, а можно просто путём вычитания частоты аллеля G: 1 - 0.7 = 0.3 или 30%.
Если полиморфный сайт G/T находится на хромосоме Х, то генотип мужчины в таком случае является гемизиготным, то есть имеющим только один аллель. А это значит, что частота генотипа у мужчин равна частоте соответствующего аллеля. То есть если при генотипировании 100 мужчин 20 имели генотип G, то и частота генотипа G и частота аллеля G это 20/100=0.2. Фактически частота этого аллеля у мужчин отображает его частоту во всей популяции, то есть включая и мужчин и женщин.
В геноме человека имеются миллионы SNP и они оказались очень полезным инструментом в руках исследователей. В частности, генотипирование SNP лежит в основе высокотехнологичного метода genome wide association study (GWAS).
Теперь рассмотрим STR - короткие тандемные повторы. В этом случае одна и та же последовательность из небольшого числа нуклеотидов повторяется много раз, но число этих повторяющихся копий может быть разным. В качестве примера возьмём повтор CA в гене ERβ, кодирующем рецептор эстрогенов бета. Количество копий в последовательности СА-СА-СА.....СА-СА-СА варьирует от одного до трёх десятков, то есть один аллель имеет 16 копий СА, другой 20, третий 22 и т.п. Порядка 10 аллелей этого повтора полиморфны, то есть частота каждого превышает 1%. Ген ERβ находится на хромосоме 14, соответственно у каждого человека есть два аллеля этого гена. Их частота рассчитывается из данных по генотипам по тому же принципу, что и для SNP. Представим, что генотипирование повтора проведено у 100 человек, то есть общее число аллелей 100х2 = 200. Наиболее частым является аллель 23СА (23 копии СА). Чтобы определить его частоту, выбираем всех исследованных людей, имеющих этот аллель. Допустим, получается следующий результат:
Суммируя числа в последней колонке, получаем, что этот аллель встречался 34 раза. То есть его частота среди всех 200 аллелей составляет 34/200 = 0.17 или 17%. Точно также рассчитываются частоты всех остальных аллелей. Графически они показаны на рис.1.
На рис.1 приведены частоты разных аллелей СА повтора гена Erβ, выявленные у транссексуалов и в контроле. Из графика видно, что и у транссексуалов и в контрольной группе наиболее частым является аллель 23, за ним следуют аллели 22 и 24, а вот аллели 14, 15 и 27 редкие, так как их частота ниже 1%. О том, как проводится сравнение контроля и трансгендеров, будет рассказано в следующем посте.
В заключении отмечу, что благодаря большому числу аллелей, STR используются при установлении отцовства и в криминалистике. При этом обычно исследуют 13 STR. Они расположены в разных частях генома и по ним накоплен большой массив данных о частотах их аллелей в разных этнических группах. К примеру, если ребёнок имеет генотип 19/22, то человек с генотипом 16/23 не может быть его родителем (нет общего аллеля). А вот в случае генотипа 19/23 это возможно - аллель 19 есть у обоих. Но естественно есть много других людей, имеющих этот аллель и вероятность, что родителем мог быть кто-то другой, напрямую связана с частотой аллеля в популяции. Именно поэтому нужны данные о популяционных частотах, причём желательно в той этнической группе, к которой относится предполагаемый отец. Если общий аллель есть по всем 13 SRT, то перемножение частот всех этих аллелей приведёт к тому, что помимо предполагаемого отца лишь ещё один человек из сотен миллионов может оказаться родителем. Похоже, я сильно ушла в сторону, так что к основной теме вернёмся в следующем посте.
EIS-gen