Изучение аллельного полиморфизма генов андрогенового и окситоциного рецепторов в популяциях хадза и датога

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изучение аллельного полиморфизма генов андрогенового и окситоциного рецепторов в популяциях хадза и датога



Содержание

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Генетический полиморфизм и его причины

1.2 Однонуклеотидный полиморфизм (ОНП)

1.3 Полиморфизм числа тандемно повторяющихся последовательностей (VNTR)

1.4 Генетический полиморфизм в популяциях человека: роль и научный интерес

1.5 Современные пррпе дставления о взаимосвязи генотипа гнеотип а и поведения

1.5.1 Что такое поведенческие реакции? (на примере агрессии и альтруизма)

1.5.2 Поиск генетических ассоциаций

1.6 Примеры полиморфных маркеров, ассоциированных с поведенческими реакциями

1.6.1 Андрогеновая система

1.6.1.1 Андрогены

1.6.1.2 Андрогеновый рецептор

1.6.1.3 Взаимодействие рецептора и гормона

1.7 Маркеры андрогеновой системы, ассоциированные с поведенческими реакциями

1.8 Окситоциновая система

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1 Материалы исследования

2.2 Сбор биологических образцов для исследования

Глава 3. Результаты исследований

3.1 Ген андрогенового рецептора (локус AR (CAG)n)

3.2 Ген окситоцинового рецептора OXTR (локус rs53576)

3.3 Анализ ассоциаций изученных полиморфных локусов с различными формами агрессивного поведения

Глава 4. Обсуждение результатов

Выводы

Список работ, опубликованных по теме выпускной квалификационной работы

Список используемой литературы



Введение

полиморфизм рецептор поведенческий агрессивный

Актуальность проблемы : На сегодняшний день науке известны основные механизмы и закономерности передачи и хранения генетической информации. Так же показано участие генов в формировании различных признаков человека, таких как цвет кожи, тип волос, активность ферментов и рецепторов. Однако, остается открытым вопрос об участие генов в формировании психики и поведения человека, а именно существует ли взаимосвязь между генотипом и поведенческими реакциями и насколько воспитание может корректировать определенные поведенческие предрасположенности человека, такие как агрессивное поведение или альтруизм. Одним из перспективных направлений социальных и естественных наук является изучение степени детерминированности поведения генотипом, которое включает анализ влияния среды и генотипа на формирование модели поведения человека и животных. Человеку свойственны различные поведенческие реакции, такие как защита партнера, забота о потомстве, ритуальное поведение, агрессия, а также альтруизм. Под альтруизмом понимают такую форму поведения, которая связана с заботой о благополучии других и проявлениями взаимопомощи. Проявления альтруизма способствуют выживанию популяций живых организмов вследствие большего успеха в межгрупповых конфликтах. Данные современных исследований указывают на детерминированность альтруизма генами (Ebstein et al., 2010). Другая форма поведения агрессия нацелена на причинение морального, физического или иного ущерба другому существу (не желающего такого обращения) или объекту (Бэрон и Ричардсон, 2001). Благодаря использованию близнецовых методов исследований удалось установить, что индивидуальные различия агрессивности в существенной степени (около 40%) обусловлены генетическими факторами (Craig and Halton, 2009). Одной из самых важных стратегий по выявлению генов, вносящих свой вклад в формирование сложных черт личности и поведения человека, стал популярный в последние два десятилетия поиск генетических ассоциаций. Показано, что некоторые стероидные гормоны (например, андрогены), а также окситоцин могут влиять на индивидуальные особенности агрессии и альтруизма (Archer, 2006; Fetissov et al., 2006; Lee et al., 2009; Kogan et al., 2011).

В современной цивилизации многочисленные и разнообразные стрессовые воздействия не позволяют объективно вычленить взаимосвязь генетических и средовых факторов агрессии и альтруизма. Данные антропологии позволяют предполагать, что агрессивное и альтруистическое поведение человека сформировалось в процессе эволюции и контролировалось отбором в доиндустриальных обществах на протяжении многих тысяч лет. Исследования в традиционных культурах позволяют дать объективную оценку распределения аллельных частот генов-маркеров агрессивного поведения в популяциях, существующих в рамках норм обычного права и практикующих многовековые традиции социального контроля внутрипопуляционной агрессии (Butovskaya et al., 2007; 2010).

Цель и задачи исследований: Цель настоящей работы состояла в оценке аллельного полиморфизма генов андрогеновой и окситоциновой систем у представителей взрослой мужской части африканских популяций хадза и датога.

Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить частоты аллелей и генотипов двух локусов генов андрогенового (AR) и окситоцинового (OXTR) рецепторов в выборках мужчин хадза и датога;

2. Провести сравнение популяционно-генетических характеристик у представителей хадза и датога;

3. Выявить ассоциацию между аллельными вариантами и/или генотипами изучаемых генов и поведенческими характеристиками в выборках хадза и датога.

Научная новизна : Данное исследование является уникальным с позиции выбранной модельной системы и комплексного изучения генетических и поведенческих характеристик представителей традиционных культур. Впервые была проведена популяционно-генетическая характеристика мужчин хадза и датога по генам андрогенового и окситоцинового рецепторов, выявлены межпопуляционные различия по генетическим параметрам и с помощью корреляционного и дисперсионного анализа установлена взаимосвязь между отдельными аллелями и/или генотипами и поведенческими характеристиками мужчин хадза и датога по данным опросника Басса-Перри.

Теоретическое и практич еское значение работы:

Полученные данные представляют интерес для понимания молекулярно-генетических основ агрессивного и социального поведения и могут быть использованы в дальнейшем при исследовании других этносов и популяций, выборочных групп и отдельных индивидов. Результаты исследования могут быть полезны в изучении роли генотипа и факторов среды в формировании поведения человека. Кроме того полученные результаты могут быть применены в клинических целях для профилактики и лечения психических расстройств и девиантного поведения. Современные представления о взаимосвязи генотипа и поведения



Глава 1. Обзор литературы

1.1 Генетический полиморфизм и его причины

Ген - это участок молекулы ДНК, несущий информацию о признаке организма, который отражается в его фенотипе. Говоря языком молекулярной биологии, это участок молекулы ДНК, с которого идет синтез м-РНК (транскрипция) и дальнейший синтез с ней молекулы белка (трансляция). Место расположения определенного гена на участке молекулы ДНК называется локусом. Если гены располагаются в гомологичных хромосомах в одних и тех же локусах, они называются аллельными, если же гены расположены негомологичных хромосомах или в разных локусах гомологичных хромосом, то они называются неаллельными. Так как в диплоидных клетках каждая хромосома имеет гомологичную ей пару, то генотип особи определяется парой аллельных вариантов гена. свой вариант, отличный от сестринской хромосомы, аллеля несущий информацию о белке, то возникает понятие об альтернативных аллельных вариантах гена. Такой вариант гена называется гетерозиготным, в отличии от него, еЕсли гомологичные хромосомы содержат одинаковые аллели гена в гомологичных хромосомах одинаковые, то генотип в данномособи случае называется гомозиготный гомозиготным, если же аллели в гомологичных хромосомах разные, то генотип особи - гетерозиготный..

На популяционном уровне существование в популяции особей одного вида различных аллельных вариантов одного гена описывается понятием генетический полиморфизм.

Если перейти с уровня организма на уровень популяций, то можно видеть, что по многим признакам особи популяции отличаются друга от друга, это значит что в популяции существуют различные аллельные варианты одного гена, это явление называется генетическим полиморфизмом. Фогель Ф. И и Матульски Мотульски А. дают такое определение генетическому полиморфизму:

«Полиморфным признаком называется менделевский (моногенный) признак, по которому в популяции присутствуют, по крайней мере, два фенотипа, причем ни один из них не является редким, т. е. встречается с частотой не менее 1-2%». (Фогель Ф., Мутольски А., 1989 г). У разных популяций количество локусов, находящихся в гетеро- и гомозиготном состоянии, отличается, кроме того оно может варьировать в отдельной популяции в зависимости от условий среды.

Ю.И. Рожков и А.В. Проняев в свой книге «Популяции, виды, эволюция» называют генетический полиморфизм основным типом изменчивости, с которым имеет дело исследователь, занятый изучением микроэволюционных процессов. Они выделяют три типа генетического полиморфизма: 1) морфологический полиморфизм, который проявляется фенотипически на морфологическом уровне; 2) хромосомный полиморфизм, который представляет собой полиморфизм групп сцепления различных неаллельных генов и их положений на хромосомах друг относительно друга, а также кратных различий между особями в числе гомологичных хромосом; 3) молекулярный полиморфизм, который в основном связан с изменчивостью продуктов экспрессии генов, различных белков, например антигенов групп крови человека, иммуноглобулинов и липопротеинов различных видов млекопитающих. (Рожков Ю. И., Проняев А.В., 2012 г.).

Генетический полиморфизм является важным свойством популяций, и имеет следующие характеристики:

1. Полиморфность;

2. Средняя гетерозиготность;

3. Число аллелей на локус;

4. Генетическое расстояние.

Полиморфность - это мера генетической изменчивости популяций, которая показываетпредставляет из себя долю полиморфных локусов от общего числа локусов. (Айала Ф., Кайгер Дж., 1987 г). Полиморфность может служить удобной мерой генетической изменчивости популяции, но имеет такие е? основные недостатки этокак неточность и произвольностьь. Например При расчете значений полиморфности число обнаруженных полиморфных сайтов может меняться в зависимости от количества изученных особей. Неточность полиморфности заключаетсязаключается в том, что локусы с очень низкой частотой всех аллелей рассматриваются как равнозначные сильно полиморфным локусам. В своей книгеПример из «Современная генетика» Ф. Айла и , Дж. Кайгера , приводят пример с двумя локусами, один из которых представленкотором двумя аллелями,

имеющими частоты 0,95 и 0,05, а другой локус насчитывает 20 аллелей, каждый из которых имеет частоту 0,05. Очевидно, что генетическая изменчивость популяции по второму локусу намного выше, чем по первому, однако в соответствии с 95%- ным критерием полиморфности оба локуса считаются в равной степени полиморфными. (Айала Ф., Кайгер Дж., 1987 г.).

Средняя гетерозиготность - это отношение количества гетерозиготных локусов к общему числу локусов в популяции. Как правило, высокая средняя гетерозиготность связана с высокой выживаемостью особей в популяции, поскольку такая популяцияи более устойчивао к факторам естественного отбора.

Число аллелей на локус отражает количество альтернативных аллельных вариантов гена в данном локусе. Это число варьирует в широком диапазоне в различных генахлокусах. от двух, как Например,аллельные варианты гена окраски семян гороха sgr (название которого происходит от слов «stay green» ,«оставаться зеленым») окраски семян гороха (Armstead I., Donnison I, et al. 2007) имеет два аллельных варианта, в то время как у лососевых рыб число аллелей некоторых локусов достигает 50 и более. (Артамонова В.С., Махров А.А. 2015.). Как правило, большое число аллелей нана локус обусловлено тандемно повторяющимися последовательностями.

Генетическое расстояние -- это мера различия между двумя популяциями, характеризующая степень генетического сходства. Одним из методов измерения генетического расстояния является расчет индекса фиксации. Диапазон его значений варьирует от 0 го 0до 11. Значение 0 говорит о генетической идентичности двух популяций, а величина 1 говорит о том, что сравниваемые популяции являются разными видами. ( Хедриг Ф., 2003 г).

Значение генетического полиморфизма природных популяций впервые по достоинству оценил в своей работе «О некоторых моментах эволюционного процесса, с точки зрения современной генетики» С.С. Четвериков. (Инге-Ветчимов С.Г., 1989 г.). С.С. Четвериков предположил, что естественные популяции должны быть генетически гетерогенны. Вопрос о генетической изменчивости внутри популяций оставался открытым вплоть до середины прошлого столетия. В 1955 г. Феодосием Добжанским были изложены взгляды на генетическую изменчивость в виде балансовой и классической моделей генетической структуры природных популяций. Согласно классической модели особи в популяции в большинстве своем гомозиготны по доминантным аллелям. Частота доминантных аллелей достигает высоких значений и близка к единице, поэтому эволюционный сдвиг основывается на редких благоприятных аллелях. (Инге-Ветчимов С.Г., 1989 г.). Согласно балансовой модели особи в популяции гетерозиготны по различным аллелямбольшинствуа локусов. Разные аллели каждого из локусов сохраняются в популяции благодаря балансирующему отбору, который да?т большее преимущество особям с гетерозиготными локусами генотипом. (Хедриг Ф., 2003 г.). Балансовая модель также объясняет широко распространенный в популяциях эффект гетерозиса (преимущество гетерозигот над гомозиготами по ряду признаков и свойств). По мере накопления экспериментальных данных по изучению природных популяций балансовая модель популяций Добжанского и теория Четверикова находили все большее подтверждение. В 60-ых годах одним из достижений молекулярной биологии стала разработка метода гель-электрофореза и его последующее активное применение для оценки генетической изменчивости в популяциях. Замены аминокислотных остатков в белке, обусловленные заменами нуклеотидов в последовательности гена, приводят к различным физико-химическим свойствам белков. Одним из таких свойств является электрофоретическая подвижность. (Инге-Ветчимов С.Г., 1989 г.). В своих классических работах Левонтин и Хабби (Lewontin, Hubby, 1966), также Харрис (Harris, 1966) исследовали изменчивость генов, кодирующих аллоферменты. Позже высокая степень изменчивости по аллоферментым локусам была подтверждена многочисленными работами других исследователей. (Хедриг Ф., 2003 г.). Мотоо Кимура (Motoo Kimura) с коллегами было выдвинуто следующее предположение - если альтернативные аллели , возникшие в результате мутаций, обладают одинаковым приспособительным значением для особей, то изменение частот этих аллелей из поколения в поколение будет происходить лишь за счет случайных причин, являясь результатом генетического дрейфа. Исходя из этого предположения, большая часть мутаций в генах вредна, поэтому обладатели этих мутаций элиминируются естественным отбором, либо сохраняются с очень низкой частотой. Нейтральные мутации не оказывают влияния на приспособленность особей и поэтому менее подвержены отбору. Таким образом, одни аллели постепенно случайным образом замещаются другими нейтральными аллелями с равнозначной функциональностью. (Айала Ф., Кайгер Дж., 1987 г).

На молекулярном уровне основной существованияпричиной изменчивости являются мутации и рекомбинации генов при мейозе. Мутации различаются природой возникновения и механизмом действия и затрагивают несколько уровней организации генома. На генном уровне выделяют следующие разновидности мутаций: замены, делеции, инсерции, дупликации, инверсии и транслокации нуклеотидов. Замена одних азотистых оснований в составе нуклеотидов другими основана на двух видах химических превращений. химической природы,Транзиция - это такой вид химических превращений, при котором происходит замена одного пиримидинового основная на другое, либо одно пуриновое основание заменяется на другое, такой класс изменений называется транзиция,. Второй вид химических превращений - трансверcия - заключается в дариантзамене пуринового основания на пиримидиновое и наоборот. Примечательно, что транзиции происходят чаще, чем трансверсии. Делеции приводят к утрате участка молекулы ДНК и отерябусловлены различными молекулярно-биологическим процессамипричинам участки молекулы

ДНК. Инсерция -- это разновидность видмутаций, при которойи когда в участок молекулы ДНК встраивается новая последовательность нуклеотидов либо однонуклеотидная вставка. В результате делеционных и инсерционных мутаций класса делеций и инсерций происходит сдвиг рамки считывания. Дупликация - это разновидность генных мутаций, при которой происходит удвоение определенного участка молекулы ДНКПри дупликации происходит вставка фрагмента нуклетидных остатков идентичная участку молекулы ДНК. Мутации, при которых происходит поворот последовательности нуклеотидов в гене на 180°, называются инверсиямиИнверися- это изменение ориентации последовательности нуклеотидов в гене, например: участок молекулы ДНК A-T-C-G после инверсионной мутации будет выглядеть так G-C-T-A. Перенос участка гена с определенной нуклеотидной последовательностью в другую его часть, гена носит название транслокация.

Мутации также могут быть обусловлены перестройками отдельных хромосом, и они получили название хромосомных. Выделяются следующие типы хромосомных мутаций: делеции, инсерции, дупликации, инверсии, транслокации, в том числе робертсоновские транслокации, или центрические слияния (при этом две негомологичные акроцентрические хромосомы объединяются в одну с утратой материала коротких плеч). Согласно определению С.Г. Инге-Вечтомова геномные мутации - это изменение гаплоидного набора хромосом с локализованными в них генами. (Инге-Ветчимов С.Г., 1989 г.). Наряду с регулярными изменениями плоидности в жизненном цикле эукариот бывают также случаи сверхнормального умножения числа хромосом. Изменение количества хромосом, кИзменения кратное гаплоидному набору, носит название полиплодия. Изменение количества на одну или несколько хромосом, называется анеуплодией.

Согласно Ф. Хедрику величина и характер генетического полиморфизма в популяции определяется несколькими факторами: мутациями, естественным отбором, инбридингом, генным потоком и генетическим дрейфом. (Хедриг Ф., 2003 г.). Однако эти факторы оказывают неодинаковое влияние на величину генетического полиморфизма. Мутации и генетический дрейф будут усиливать, в то время как инбридинг, напротив, уменьшать генетическое разнообразие. Естественный отбор в свою очередь может как увеличивать, так и уменьшать значение генетической изменчивости. Инге-Вечтомов С.Г. Какв своей книге

«Генетика с основами селекции» пишет указывает, что генетическая гетерогенность, широко распространенная в природных популяциях, составляет основу эффективности дарвиновского естественного отбора. (Инге-Ветчимов С.Г., 1989 г). Математиком Р. А. Фишером была показана корреляция степени гетерогенности популяции со скоростью эволюционного изменения. Его теорема естественного отбора звучит такгласит, что скорость увлечения приспособленности какой либо популяции в любой отрезок времени равна ее генетической изменчивости по приспособленности в это же время (Фогель Ф., Мутольски А., 1989 г.). Таким образом, мПоэтому можно сделать вывод, что на молекулярном уровне генетический полиморфизм обусловлен возникновением мутаций, иа в результате действия естественного отбора генетический полиморфизм закрепляется и распространяется на уровне популяции.

Сейчас наряду с изучением генетического полиморфизма методом анализа белков активно применяются методы, связанные с анализом полиморфизма ДНК. Фогель и Мотульски (Фогель Ф., Мутольски А., 1989 г.) выделили следующие основные типы полиморфизма ДНК (взято из Рожков Ю.И. , Проняев, А.В. 2012).

Таблица 1.Основные типы полиморфизма ДНК (по Vogel and Motulsky, 1997)

Характер изменчивости	Причина полиморфизма	Методы выявления	Область применения
Полиморфизм длин	Нуклеотидные	Разрезание двойной	Генетика популяций,
рестрикционных	различия в сайтах	цепи ДНК с помощью	систематика и
фрагментов (RFLP-	рестрикции	рестриктаз;	филогения,
restriction fragment		электрофорез;	генетическое
length polymorphisms)		визуализация	картирование
		фрагментов путем
		Саузерн-блоттинга с
		пробой ДНК (зондом)
		или окрашиванием
		бромистым этидием.
		Анализ геномной
		ДНК, мтДНК или
		отдельных сегментов
Минисателлиты	Вариации в числе	Разрезание двойной	Генетика популяций
	тандемно	цепи ДНК с помощью	(однолокусные
	повторяющихся	рестриктаз;	формы);
	нуклеотидных	электрофорез;	полилокусные формы
	последовательностей	Саузерн-блоттинг с	эффективны для
	ДНК более 5	пробой ДНК,	идентификации
	нуклеотидов	комплементарной к	индивидуальных
		повторяющейся	генотипов, в оценке
		последовательности.	родства и анализе
		Полилокусные формы	родословных, в
		пробы	исследовании
		комплементарны к	индуцированного
		часто встречающимся	мутационного
		в геноме повторам,	процесса
		однолокусные - к
		редким и уникальным повторам
Микросателлиты, или простые тандемные повторы (STR - short tandem repeat) , или простые нуклеотидные повторы (SSR - simple sequence repeat)	Вариации в числе тандемно повторяющихся коротких нуклеотидных последовательностей ДНК размером 1-5 нуклеотидов	PCR-амплификация с праймерами, комплементарными уникальным последовательностям, фланкирующим семейство повторов; электрофорез продуктов амплификации и их выявление	Генетика популяций, эволюционная, демографическая и экологическая генетика, идентификация родства и выявление популяционной принадлежности отдельных особей, генетическое картирование
Полиморфизм	Нуклеотидные	PCR-амплификация	Генетика популяций,
фрагментов ДНК	различия в сайтах	случайных сегментов	систематика и
амплифицированных	связывания с	ДНК с	филогения,
с произвольными	праймерами	использованием	идентификация сортов
праймерами (RAPD		коротких (10-20	растений и пород
-- random amplified		нуклеотидов)	животных,
polimorphic DNA)		праймеров с	генетическое
		произвольной	картирование
		нуклеотидной
		последовательностью;
		электрофорез
		продуктов
		амплификации и их
		выявление
Полиморфизм длины	Нуклеотидные	Рестрикция с	Генетика популяций,
амплифицированных	различия в сайтах	помощью обычно	систематика и
фрагментов (AFLP-	рестрикции и	двух рестриктаз,	филогения,
amplified fragment	фланкирующих их	действующих на	идентификации
length polymorphism)	сайтах	частые и редкие	индивидуальных
		сайты рестрикции;	генотипов, анализ
		присоединение	родства и
		лигазой	родословных;
		олигонуклеотидных	генетическое
		адаптеров;	картирование
		избирательная PCR-
		амплификация;
		электрофорез и
		выявление
		фрагементов
Однонуклеотидный	Замены отдельных	Секвенирование PCR-	Эволюционная и
полиморфизм (SNP --	нуклеотидов в	амплифицированных	популяционная
single nucleotide	последовательности	сегментов ДНК;	генетика, генетическое
polymorphism)	ДНК	аллель специфичная	картирование, поиск
		PCR; гибридизация	генетических
		меченных PCR-	ассоциаций
		продуктов с
		микропанелями ДНК
		-- пробами для
		выявления вариантов,
		ДНК-чипы;
		денатурация PCR-
		продуктов при
		критических
		температурах и
		гетеродуплексный
		анализ;
		денатурирующая
		жидкостная
		хромотография и
		прочее

1.2 Однонуклеотидный полиморфизм (ОНП)

Изучение полиморфизма методом анализа электрофоретической подвижности белков позволяет обнаружить только те различия в аллельных вариантах генов, которые приводят к заменамен аминокислот в белках, то есть полиморфизм экзонов, кодирующихей областейи генома, в экзоне. Тем самым изменчивость белков отражает лишь часть различий в нуклеотидных последовательностях ДНК. Однако более 90% ДНК не транслируется. КВ не транслируемымую областям частьгенома относятся интроны, расположенные между экзонами в гене, а так же участки нуклеотидных последовательностей,, отделяющие одни гены от других, межгенные спейсеры. СтепеньИзучение генетической изменчивости, не оказывающей влияния на аминокислотную последовательность белков, сталио возможным для изученияблагодаря таким методам молекулярной биологии, как секвенирование последовательности ДНК и использование эндонуклеаз рестрикции. (Айала Ф., Кайгер Дж., 1987 г). Эндонуклеазытаза рестрикции распознаюет и разрезаюет фрагмент ДНК в строго определенном сайте, характеризующемся специфичной узнаваемой данной рестриктазойпоследовательностью нуклеотидов. Если в этой последовательности произойдет замена нуклеотида, то фермент не распознает свой сайт и не разрежет ДНК (Фогель Ф., Мутольски А., 1989 г). Такие точечную мутацию, которая заменяет один нуклеотид на другой, называют однонуклеотидным полиморфизмом (ОНП, или SNP - single nucleotid polimorphis). Особенно часто ОНП встречается в некодирующей области молекулы ДНК. Большинство вариантов ОНП диморфные по длине рестрикционных фрагментов, значит, они имеют только два аллельных варианта, характеризующихся, наличием или отсутствием сайта рестрикции. Частота таких аллельных вариантов может варьировать от нескольких до 50%. (Фогель Ф., Мутольски А., 1989 г).

В своей книге «Современная генетика» Ф. Айала и Дж. Кайгера приводят классический пример, описывающий различия нуклеотидной последовательности двух аллельных вариантов гена .Aг-глобина одного и того же человека. Данные аллели отличаются друг от друга тринадцатью однонуклеотидными заменами, а также тремя делециямииь содержит 3 делеции. Все замены расположены в интронах, при этом девять из них в 5'-конце длинного интрона. Одна из делеций имеет длину 18 н.п., а две другие - 4 п.н. Данный пример позволяет предположить, что любой диплоидный организм с перекрестным оплодотворением может быть гетерозиготным по большинству, или по всем полиморфным локусам. (Айала Ф., Кайгер Дж., 1987 г). Авторы даже предлагают пересмотреть понятие гетерозиготности и, ориентируясь на долю нуклеотидных различий, предлагают понятие «нуклеотидная гетерозиготность».

1.3 Полиморфизм числа тандемно повторяющихся последовательностей (VNTR)

Важным фактором генетической изменчивости является Так же выделяют типполиморфизма ДНК, обусловленный различным числом тандемных повторов, основной причиной возникновения которых является неравный кроссинговер. Такие повторы располагаются друг за другом и ориентированы в одном направлении. Их количество варьирует до нескольких десятков. Тандемные повторы фланкированы сегментами неповторяющихся последовательностей, что позволяет выделять VNTR- блоки с помощью эндонуклеаз рестрикции и проводить ПДРФ-анализ, или же амплифицировать их с помощью ПЦР и в дальнейшем разделять фрагменты с помощью электрофореза. Тандемные повторы делятся на два семейства: микро- и минисателлиты. Первые представляют собой повторы нуклеотидных последовательностей длиной не более 5 н.п., вторые состоят из более длинных блоков. Кроме тогобывают полиморфизмы в самих повторах в нуклеотидной последовательности самих повторяющихся блоков встречаются различия, такие как инсерции , делеции и замены нуклеотидов. Микросателлиты нестабильны, было обнаружено, что динуклеотидные повторы могут различаться в клетках разных тканей одного индивида, а тринуклеотидные повторы - у разных поколений. Благодаря высокому уровню полиморфизма тандемных повторов ДНК-маркеры на их основе активно используются для анализа внутри- и межпопуляционной изменчивости, а также являются удобным инструментом определения генетических расстояний между таксонами живых организмов. По данным B. Budowleбрук Боудли популяции человека насчитывают более 100 типов VNTRвнтр- полиморфизмов. (Budowle B. et al. 2000 ).



1.4 Генетический полиморфизм в популяциях человека: роль и научный интерес

Популяции людей характеризуются фенотипической и генетической неоднородностью. (Хрисанова Е.Н., Перевозчиков И.В., 2005 г.). В 1900 г. австрийский ученый К. Ландштейнер описал первый генетически обусловленный полиморфный признак человека, группа крови, получивший название система АВ0. Согласно Е.Н Хрисановой и И.В. Перевозчикову, генетический полиморфизм современного человека достаточно высок, результаты изучения ферментов, белков, антигенов крови говорят о том, что полиморфно 25-30% локусов человека. (Хрисанова Е.Н., Перевозчиков И.В., 2005 г.).

Генетический полиморфизм на фенотипическом уровне отражается в виде признаков организма. Обратимся к определению, которое дают К. Мазер и Дж. Джинкс (Мазер К., Джинкс Дж., 1985 г.): «Термин «признак» используется в генетике для обозначения любой особенности организма, в отношении которой между особями обнаруживается сходство и различие главным образом наследственного характера». Различают признаки с непрерывной изменчивостью и дискретной изменчивостью.

Например, к признакам с непрерывной изменчивость можно отнести пигментацию, волосяной покров, одонтологические, остеологические и, дерматоглифические признаки. В формировании цвета кожи, волос, глаз основную роль играют пигментные меланины, которые являются сложными производными тирозина и белков. Среди них выделяют два основных типа: эумеланины (черного и коричневого цвета), которые представляют собой нерастворимые высокомолекулярные полимеры, и феомеланины - желтые и красновото-коричневые полимеры. Основная гипотеза, касательно наследования цвета кожи, говорит о наличии 4 генов с примерно равным адаптивным действием без доминирования.

Под дискретной изменчивостью понимают проявление генетических различий на фенотипическом уровне, что собственно и является генетической изменчивостью. Современной наукой накоплены большие данные об изменчивости в системах человека, отвечающих за протекания различных биохимических взаимодействий, такие как иммунная система и связанные с ней белки, белки сыворотки крови, белки ответственные за ощущение вкуса и обонятельную способность, и многие другие. Совокупность этих признаков, различные наборы ферментов, антител и других белков, формирует биохимическую индивидуальность человека.

Система групп крови AB0, является одной из первых и наиболее изученных биохимических систем человека, с ней также ассоциированы иммуноглобулины анти-A и анти-B антитела. Механизм образования активных антигенов на эритроцитах, происходит путем взаимодействия с антигеном H, расположенным на мембранах эритроцитов, фермента глюкозилтрансферазы, который связывает различные углеводы с антигеном H, образуя при этом антиген A, либо антиген B. Ген, определяющий группу крови, располагается на длинном плече 9 хромосомы

(9q34) и содержит 7 экзонов, в последнем (самом большом) находиться основная часть кодирующей последовательности. Локус представлен тремя аллельными вариантами. Аллель LA кодирует деятельность глюкозилтрансферазы, которая связывает сахара образующий антиген-A. Глюкотрансфераза кодируемая аллелем LB связывает сахара, которые образуют антиген-B. Аллель L0 характеризуется однонуклеотидной делецией на 6 экзоне, которая приводят к сдвигу рамки считывания при трансляции, образующийся при этом белок теряет ферментативную активность. Аллели LA и LB доминируют над аллелем L0, поэтому возможно 6 комбинаций генотипа, который проявляется в 4 вариантах фенотипа (табл. 2)



Таблица 2. Связь генотипов групп крови с фенотипом

Генотип	Фенотип
L0 L0	0
LA L0	A
LA LA	A
LB L0	B
LB LB	B
LA LB	AB

Другая система группы крови Kell, является примером прямой ассоциации аллельного полиморфизма в генах с заболеваниями человека. Продукты генов локуса Kell - это белки, включенные в мембраны клеток. У данного локуса встречается несколько вариантов аллелей, в европейской популяции наиболее распространены аллели K и k , из которых первый имеет частоту 0,05, также среди чернокожих американцев встречается аллель Js, носителями которого являются примерно 14-20%. (Фогель Ф., Мутольски А., 1989 г). Некоторые случаи гемолитической анемии у новорожденных могут быть вызваны активностью анти- Kell антигенами. Также у антигена Kell существует Х-сцепленный локус, который кодирует вещество Kx, которое является предшественником Kell. Встречаются случаи гомозиготности, которые приводят к отсутствию антигенов Kell ,такие индивиды обладают генотипом с нулевым аллелем Ko. Установлено, что Маклеодовский фенотип эритроцитов, при котором происходит аномалии мембран эритроцитов и их разрушение, вызван отсутствием Kx-детерминанты, которая обусловлена Х-сцепленной рецессивной мутацией.

Вышеописанные полиморфизмы, являются примерами полигенных признаков. Однако, у человека существует также ряд моногенных признаков, за проявления которых отвечает один ген. Ярким примером моногенного заболевания крови человека является гемофилия А. Это заболевание связано с отсутствием или дефектом антигемофильного глобулина - белка, который связан с образованием фибрина и фибриногена, нити которых играют важную роль в свертывании крови. Поэтому у больных наблюдается не свертываемость крови, не останавливаемые кровотечения, которые возникают при малейших ранах. Гемофилия А наблюдается при рецессивной мутации в Х хромосоме. Также недавно открыт другой тип болезни Гемофилия В, в данном случае не свертываемость крови связана с дефектом тромбопластина, который также участвует в свертывании крови. Данное заболевание тоже связано с рецессивным генотипом, и сцеплено с полом. (Фогель Ф., Мутольски А., 1989 г).

Другим любопытным примером моногенного признака является восприимчивость ко вкусу фенилтиокарамида PTC. Фенилтиокарамида горький на вкус, но обладатели генотипа tt имеют рецепторный белок, не восприимчивый к веществу, и тем самым не имеют возможности ощущать горький вкус. Наоборот обладатели генотипов TT и Tt горький вкус PTC ощущают, также в группах дальневосточных монголоидов с повышенной чувствительностью к фенилтиокарамиду предполагается наличие третьего аллеля T1 (Хрисанова Е.Н., Перевозчиков И.В., 2005 г.).

Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что изучение генетического полиморфизма в популяциях человека особенно важно, так как выявляет ассоциации ряда генетических систем с заболеваниями человека. В свою очередь изучение и понимание механизмов генетического регулирования заболеваний человека, это важное направление в биологических и медицинских науках, которое сможет продвинуть человечество вперед в вопросах эффективного лечения многих заболеваний.

1.5 Современные пррпе дставления о взаимосвязи генотипа гнеотип а и поведения

На сегодняшний день показано участие генов в формировании различных признаков человека, таких как цвет кожи, тип волос, активность ферментов и рецепторов. Однако, остается открытым вопрос об участие генов в формировании психики и поведения человека, а именно существует ли взаимосвязь между генотипом и поведенческими реакциями и насколько воспитание может корректировать определенные поведенческие предрасположенности человека, такие как агрессивное поведение или альтруизм. Одним из перспективных направлений социальных и естественных наук является изучение степени детерминированности поведения генотипом, которое включает анализ влияния среды и генотипа на формирование модели поведения человека и животных. Область науки, которая занимается изучениям этих взаимосвязей, называется психогенетикой. Согласно определению И. В. Равич-Щербо психогенетика -- междисциплинарная область знаний, пограничная между психологией (точнее, дифференциальной психологией) и генетикой; предметом ее исследований являются относительная роль и взаимодействие факторов наследственности и среды в формировании индивидуальных различий по психологическим и психофизиологическим признакам (Равич-Щербо И. В. 2000 г.). Одним из основных методов психогенетики является близнецовый метод. Суть его состоит в анализе и сравнении между собой выборок монозиготных и дизиготных близнецов. Монозиготные близнецы развиваются из одной зиготы, следовательно, они генетически идентичны. Дизиготные близнецы развиваются из двух зигот и с генетической точки зрения являются сиблингами, значит, в среднем имеют лишь 50% общих генов. В парах монозиготных и дизиготных близнецов влияния средового фактора уравнены, что позволяет выделить и оценить влияние генетического фактора. Если сходство монозиготных близнецов одной пары выше внутрипарного сходства дизиготных близнецов, можно говорить о генетической обусловленности изменчивости признака; их относительное равенство говорит о средовой обусловленности (Фогель Ф., Мутольски А., 1989 г).

Благодаря использованию близнецового метода удалось установить, что индивидуальные различия агрессивности в существенной степени (около 40%) обусловлены генетическими факторами (Craig and Halton, 2009). В то время как общесемейная среда играет относительно небольшую роль (не более 20%) в формировании индивидуальных различий по агрессивному поведению, уникальные средовые компоненты объясняют также около 40% различий. Примечательно то, что близнецовый метод позволяет лишь в целом произвести оценку наследуемости, но ни число генов, ни эффект каждого конкретного гена при этом не могут быть выявлены.

1.5.1 Что такое поведенческие реакции? (на примере агрессии и альтруизма)

В отечественной психологии понятие поведение сильно менялось и достаточно разнообразно трактуется у разных авторов. Л.С. Выготский, говоря о «развитии поведения», фактически сопоставляет его с понятием «психологическое развитие» и тем самым обобщает с общими закономерностями психических функций. (Рубинштейн С.Л. 1946 г.). Сейчас под поведением человека понимается внешнее проявление его активностей, имеющих личностно-общественную мотивацию. Единицей поведения считается «поступок», то есть, согласно определению Рубинштейна, такое действие, в котором ведущее значение имеет сознательное отношение человека к другим людям и нормам общественной морали. ( Выготский Л. С., 1983 г.).

Человек - биосоциальный вид, и большая часть его жизни проходит в активном контакте с другими индивидами, с которыми происходит обмен информаций вербальными и невербальными способами. В результатеблагодаря развития второй сигнальной системы главную роль играют вербальные способы передачи информации. Для человека характерны сложные поведенческие реакции. В ситуациях, требующих защиты себя, потомства и других близких, а также

конкуренции за социальные ресурсы человеку приходитсяется применять агрессию , жестокость и доминирование. С другой стороны человеку свойственны такие формы поведения, как заботаы о потомстве, возможность сопереживать другим индивидам и альтруизм, то естьосознание тех эмоций и переживаний который он может чувствовать в данной ситуации,дру бескорыстная помощь другому индивиду называемая альтруизмом . Далее рассмотрим подробнее такие модели поведения, как агрессия и альтруизм.

Агрессия

Определением понятия «агрессия» в различное время занимались многие исследователи, такие как А. Басс, Л. Бендер, X. Дельгадо, Ф. Аллан. Предложенные ими определения понятия «агрессия» значительно отличаются друг от друга и не дают полного описания данного явления. Одни исследователи характеризуют агрессию, как механизм позволяющий человеку противостоять внешним силам, другие же считают основной причиной возникновения агрессии, стремление к подчинению других людей. Более полными являются определения, основанные на описании тех особенностей агрессивного поведения, которые поддаются наблюдению и измерению. Данного подхода придерживался А. Басс, который определял агрессию как реакцию, в результате свойств которой другой организм получает болевые стимулы. (Buss A. H., Perry M. 1992.). Согласно наиболее полному и общеупотребимому определению агрессия (от лат. aggression- нападение) - это форма действия или поведения, нацеленная на причинение морального, физического или иного ущерба (вплоть до полного уничтожения) другому существу (не желающего такого обращения) или объекту (Бэрон Р., Ричардсон Д., 2001). На сегодняшний день можно выделить три основных подхода к изучению агрессивного поведения -- это биологический, психологический и социобиологический. Все эти подходы не являются окончательно доказанными, и поэтому споры по наиболее объективной методике изучения агрессивного поведения продолжаются. Согласно психологическому подходу возникновение агрессивного поведения зависит от влияния множества факторов, связанных, как с самой личностью, так и с внешней средой (врожденных и приобретенных особенностей психики человека). Ученые- сторонники биологического подхода руководствуются анализом природы

агрессивного поведения. Они утверждают, что вследствие влияния естественного отбора возникает предрасположенность человека к агрессии. Сторонники социобиологического подхода утверждают, что такое явление, как агрессивность - это способ получения своей доли ресурсов, что обеспечивает успех в естественном отборе на генетическом уровне.

Существует несколько классификаций различных форм агрессивного поведения. Б. Бассом была предложена классификация, согласно которой агрессивные действия можно описать на основании трех шкал: физическая - вербальная, активная - пассивная и прямая - непрямая (табл. 3) (Bass and Bass, 1974). Их комбинация дает восемь возможных категорий, под которые подпадает большинство агрессивных действий.

Таблица 3. Категории агрессии (по Bass and Bass, 1974).

Тип агрессии	Примеры
Физическая - активная - прямая	Нанесение другому человеку ударов холодным оружием, избиение или ранение при помощи огнестрельного оружия
Физическая - активная - непрямая	Закладка мин-ловушек; сговор с наемным убийцей с целью уничтожения врага
Физическая - пассивная - прямая	Стремление физически не позволить другому человеку достичь желаемой цели или заняться желаемой деятельностью (например, сидячая демонстрация)
Физическая - пассивная - непрямая	Отказ от выполнения необходимых задач (например, отказ освободить территорию во время сидячей демонстрации)
Тип агрессии	Примеры
Вербальная - активная - прямая	Словесное оскорбление или унижение другого человека
Вербальная - активная - непрямая	Распространение злостной клеветы или сплетен о другом человеке
Вербальная - пассивная - прямая	Отказ разговаривать с другим человеком, отвечать на вопросы и т.д.
Вербальная - пассивная - непрямая	Отказ дать определенные словесные объяснения или пояснения (например, отказ высказаться в защиту человека, которого незаслуженно критикуют)



С. Фешбахом была предложена другая классификация (Feschbach, 1964), в которой за основу взята мотивация поведения:

1) Враждебная агрессия: цель данного типа агрессии -- причинение другому субъекту неприятные, в том числе и психологические, ощущения;

2) Инструментальная агрессия: целью такого поведения является решение определенной проблемы, а не причинение вреда другому субъекту;

3) Экспрессивная агрессия: применение насилия с целью выражения себя.

Современные исследователи обычно разделяют агрессивное поведение на преднамеренное (или инструментальное, проактивное) и импульсивное (или аффективное, реактивное) (Vitiello, 1997). Преднамеренная агрессия представляет собой четко спланированное поведение, не связанное с фрустрацией или ответом на угрозу. Импульсивная агрессия характеризуется высоким уровнем вегетативного возбуждения и провоцируется стимулами, связанными с негативными эмоциями, такими как гнев или страх. Зачастую импульсивная агрессия представляет собой ответную реакцию на пережитый стресс. Данный вид агрессии следует считать патологическим, если агрессивный ответ несоизмеримо выше эмоциональной провокации. В то же время импульсивная агрессия относится к нормальному человеческому поведению в случае неминуемой опасности и является оборонительным механизмом. (Larry J. Siever M.D , 2008.).

Для оценки агрессивного поведения активно используется опросник уровня агрессивности Басса- Перри (BPAQ), который был разработан в 1992 г. В данном опроснике агрессия оценивается по четырем шкалам: физическая, вербальная агрессия, гнев и враждебность. Респондент отвечает на 29 вопросов, результаты которых оцениваются по балльной системе. По итоговым результатам судят о степени агрессивного поведения респондента. Средние значения баллов по всем

шкалам опросника BPAQ, полученные в выборке студентов начальных курсов психологии из колледжа США, представлены в таблице 4.

Таблица 4. Минимальные, максимальные и средние значения баллов опросника уровня агрессивности Басса-Перри (BPAQ) в выборке студентов начальных курсов колледжа (по Buss and Perry, 1992).

Шкала опросника	Min	Max	Мужчины (n=612)	Женщины (n=641)
			М	SD	M	SD
Физическая агрессия	9	45	24.3	7.7	17.9	6.6
Вербальная агрессия	5	25	15.2	3.9	13.5	3.9
Гнев	7	35	17.0	5.6	16.7	5.8
Враждебность	8	40	21.3	5.5	20.2	6.3
Общая агрессия	29	145	77.8	16.5	68.2	17.0

Примечания: Min - минимальное значение, Max - максимальное значение, n - количество респондентов, M - среднее значение, SD - стандартное отклонение.

Методика Басса - Перри прошла неоднократную апробацию и адаптацию, в том числе и в России. Важным результатом исследования опросника является обнаруженная связь между самоотчетом о склонности к агрессии и реальным агрессивно-насильственным поведением, в ходе использования этот опросник показал значимые корреляции между подшкалами физической и вербальной агрессии, гнева и враждебности. (Archer, 2006; Ениколопов С.Н., 2007)

Альтруизм

Понятие «альтруизм» было введено Огюстом Контом - французским философом, основателем философской школы позитивизма и основоположником социологии, как самостоятельной научной дисциплины. Взаимопомощь и общественное сознание он считал главными особенностями позитивистской философии. (Конт О., 2011 г.). Альтруизм достаточно распространенная модель поведения и встречается у многих видов живого. Особенно развито альтруистичное поведение у социальных видов животных, а также в сообществах микроорганизмов. Для объяснения биологической основы альтруистического поведения выдвигается ряд теорий. Согласно теории родственного отбора помощь родственным особям

способствует распространению собственных генов, так как жертвование себя ради жизни трех и более родственников, с которыми имеется 50% общих генов, становиться вполне оправданным и выгодным для распространения собственных генов актом. Другая теория, которая скорее дополняет первую, чем противоречит ей, это теория межгрупповой конкуренции и группового отбора. Согласно ей успешное размножение индивида напрямую связано с успешным развитием группы в целом. (H. Kern Reeve, Bert Hцlldobler. 2007 г.). Так как между группами существует конкуренция, членство в более успешной группе позволяет индивиду получать доступ к большим ресурсам и лучшим условия существования. Как показали американские этологи Керн Рив и Берт Холлдоблер на примере различных популяций насекомых, чтем больше внутригрупповая борьба между индивидами, тем менее эффективным оказывается борьба с внешними группами. (H. Kern Reeve, Bert Hцlldobler. 2007 г.). О взаимосвязи эволюции альтруизма и межгрупповой борьбы писал еще Ч. Дарвин в книге «Происхождение человека и половой отбор». (Darwin C. 1871.). По результатам исследований американского антрополога С. Боулса высокий уровень межгрупповой агрессии мог обеспечить распространение в человеческой популяции генов, связных с проявлением альтруизма внутри группы. При чем эти же гены могут быть связаны с враждебностью к чужакам. Такое поведение носит название парохиализм. Несмотря на то, что альтруисты чаще умирали в сравнение с эгоистами и оставляли меньше потомства, если присутствие в племени носителей альтруистичных генов повышало успех в межгрупповой борьбе , эти гены распространялись в популяции. (Samuel Bowles. 2009.). Как дополнение к теории теоири об общем происхождении альтруизма и парохиализма у человека в процессе межгрупповых конфликтов германскими и швейцарскими психологами в экспериментах с 4-7-летними детьми было показано, что забота о ближнем связана с эгалитаризмом -- стремлением к равенству. (Fehr E., Bernhard H., et al. 2008.). Позже антропологами из Германии в экспериментах с участием молодых шимпанзе и детей 1,5 лет также была продемонстрирована возможность существования бескорыстной помощи неродственным особям, как у человека, так и у животных. (Warneken F., Tomasello M. 2006.).

1.5.2 Поиск генетических ассоциаций

Поиск генетических ассоциаций в сочетании с позиционным картированием генов является популярным направлением современной генетики человека. На сегодняшний день данная стратегия успешно применяется для идентификации генов редких заболеваний, наследующихся в соответствии с менделевским типом (Risch, 2000). Однако идентификация генов с частичным вкладом в развитие полигенных заболеваний затруднена. Аналогичным образом затруднена проверка вклада конкретных генов в развитие количественных признаков. Поэтому в последние несколько лет все большую популярность приобретает полногеномный поиск ассоциаций (genome-wide association study (GWA study, or GWAS)), использующий технологию микрочипов с высокой пропускной способностью и позволяющий генотипировать большое количество индивидов. С помощью данного метода были получены сведения по ассоциации специфических хромосомных локусов с такими полигенными человеческим заболеваниями, как шизофрения (Allen et al., 2008), синдром дефицита внимания и гиперактивности (Brookes et al., 2006), биполярное расстройство (Gershon et al., 2008) и алкогольная зависимость (Treutlein et al., 2009). Преимущество полногеномного поиска ассоциаций заключается в том, что он включает в анализ весь геном. Частоты однонуклеотидных полиморфизмов сравниваются между репрезентативными выборками с конкретными качественными или количественными признаками, что позволяет установить область хромосомы, ответственную за фенотипическое разнообразие. Полногеномный поиск ассоциаций становится важной стратегией по выявлению генов, вносящих свой вклад в формирование сложных человеческих черт личности, поскольку он позволяет получить информацию более чем по миллиону SNP. В связи с этим возникает проблема выбраковки ложноположительных ассоциаций и снижения количества ложноотрицательных результатов. В настоящее время на решение этого вопроса направлены постоянно развивающиеся методы статистики.