На правах рукописи

КОХТЕНКО ЕЛЕНА ВАСИЛЬЕВНА

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ РИБОСОМНЫХ ГЕНОВ,

ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ ФАКТОРОВ ИХ ТРАНСКРИПЦИИ И ГЕНОВ

ФЕРМЕНТОВ БИОТРАНСФОРМАЦИИ КСЕНОБИОТИКОВ У

БОЛЬНЫХ ПЕРВИЧНОЙ ОТКРЫТОУГОЛЬНОЙ ГЛАУКОМОЙ

03.02.07 – генетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва – 2013 2

Работа выполнена на базах научно-исследовательской лаборатории «Генетика»

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Курский государственный университет»

и лаборатории медицинской генетики кафедры биологии, медицинской генетики и экологии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научный руководитель:

Кандидат биологических наук, доцент, Трубникова Елена Владимировна заведующая Научно-исследовательской лабораторией «Генетика» ФГБОУ ВПО «Курский государственный университет»

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор, Спицын Виктор Алексеевич заведующий лабораторией экологической генетики ФГБУ «Медико-генетический научный центр»

РАМН Доцент кафедры биохимии и Федорин Дмитрий Николаевич физиологии клетки ФГОУ ВПО «Воронежский государственный университет»

Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Защита состоится 17 апреля в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.203.05 в ФГБОУ ВПО Российском университете дружбы народов по адресу:

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, дом 8.

С диссертацией можно ознакомиться в УНИЦБ РУДН по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, дом 6.

Автореферат разослан « 2013 г.

»

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент О.Б. Гигани

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы По данным Всемирной Организации Здравоохранения глаукома стоит на втором месте среди заболеваний, приводящих к слепоте [Goldberg I., 2000; Rochtchina E. et al., 2000].

Наибольшее значение среди различных клинических форм глауком имеет первичная открытоугольная глаукома (ПОУГ). Она составляет от 70,0% до 92,0% случаев заболевания глаукомой [Gong G. et al., 2004; Ishikawa K. еt. al., 2004]. На сегодняшний день ПОУГ поражено примерно около 40 млн. человек в мире и эта цифра с течением времени неуклонно увеличивается [Либман Е.С., 2000].

В развитых странах первичная открытоугольная глаукома является главной причиной слабовидения и слепоты среди лиц трудоспособного возраста [Quigley H.A., 2006; Нестеров А.П., 2008]. С возрастом процент заболеваемости ПОУГ увеличивается. Если в 40–45 лет первичной открытоугольной глаукомой болеет 0,1% населения, то в 50–60 лет уже 1,5-2%, а в 75 лет и старше – около 10% [Сидоренко Е.И., 2002; Сомов Е.Е., 2005]. В настоящее время установлено, что ПОУГ является мультифакториальным заболеванием, особенностью которого является апоптоз, заключающийся в запрограммированной гибели клеток и их белковой перестройке.

Как известно основными функциями белков в организме являются: строительная, защитная, транспортная, ферментативная, при этом течение глаукомотозного процесса, очевидно, отражает состояние белок синтезирующего аппарата и находится в определенной зависимости от его биологической устойчивости [Куроедов А. В., 2003; Еричев В. П., Ловпаче Д. Н., 2004].

Как известно синтез всех белков идет на рибосомах, основой которых является рРНК, поэтому возникновение изменений в рРНК ведет к нарушению синтеза белков, и как следствие, нарушению нормального течения процессов во всем организме и возникновению различных патологий, в том числе и первичной открытоугольной глаукомы [Lawrence R.J, et al, 2004; Murray H.D., 2003; Ярыгин В.Н., 2003].

Однако, в противоположность распространенному мнению об экзогенной природе глауком, исследования последних лет показали существование большого числа моногенных вариантов, для которых идентифицированы гены и определен ряд мажорных мутаций [Founti, P., Topouzis, F, 2009].

Некоторыми исследователями показано, что мутации в гене CYP1B1являются основной причиной развития первичной врождённой, первичной ювенильной глаукомы и первичной открытоугольной глаукомы взрослых[Doshi M., 2006; MessinaBaas O.M.,2006]. Известно, что продукт этого гена является одним из важных факторов детоксикации ксенобиотиков, часть из которых обладает тератогенным эффектом. Таким образом, нарушение функции этого белка может приводить к снижению «защитных» функций организма к воздействию тератогенных факторов, и обуславливать формирование пороков угла передней камеры глаза [Kaur K., Mukhopadhyay A., 2005]. Установлено, что при катаракте наблюдается ассоциация делеционного варианта частоты гена GSTM с тяжестью заболевания. В то же время наблюдается выше частота делеционного варианта гена GSTT при катаракте в сравнении с контролем [Mishra D.K., 2004; Ng D.P., Tan K.W., 2005].

';

В литературе, крайне недостаточно освещены вопросы, касающиеся исследования влияния полиморфизмов генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков на развитие ПОУГ, а исследования, касающиеся изучения регуляции синтеза рРНК при первичной открытоугольной глаукоме, до настоящего времени остаются единичными. Мало изученным остается вопрос о фенотипическом проявлении дозы рибосомных генов у человека и оценки их вклада в генетическую индивидуальность.

Таким образом, проблемы фенотипического проявления активности рибосомных генов на молекулярном уровне и степень вовлеченности генов ФБК в развитии глаукомы являются актуальными, что и определяет проведение настоящего исследования.

Цель исследования Изучить особенности влияния полиморфизмов генов факторов транскрипции рибосомных генов и генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков на показатели функциональной активности рибосомальных генов у больных первичной открытоугольной глаукомой.

Задачи исследования 1. Изучить уровень функциональной активности рибосомных генов у здоровых и у больных первичной открытоугольной глаукомой жителей Курской области.

2. Определить частоты аллелей и генотипов генов, регулирующих транскрипцию рибосомальных генов и генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков у здоровых и у больных первичной открытоугольной глаукомой жителей Курской области.

3. Провести анализ ассоциаций аллелей и генотипов 4 полиморфизмов генов, регулирующих транскрипцию рибосомальных генов, ТР53 (R72P), DNMT3B (C149T), POLR1B (S295L), TAF1B (A6S) с предрасположенностью к первичной открытоугольной глаукоме.

4. Провести анализ ассоциаций аллелей и генотипов 5 полиморфных вариантов 5 генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков: CYP1A1 (I462V), EPHX (H139R), GSTP1 (I105V), GSTM1 (del/+), GSTT1 (del/+) с предрасположенностью к первичной открытоугольной глаукоме.

5. Установить характер и степень взаимосвязи полиморфизмов этих генов и уровня функциональной активности рибосомных генов.

Научная новизна работы Впервые проведена оценка состояния функциональной активности рибосомных генов у людей больных первичной открытоугольной глаукомой. В работе впервые подробно исследованы полиморфизмы генов, регулирующих транскрипцию рибосомных генов, их распределение среди здоровых и больных первичной открытоугольной глаукомой жителей Курской области; установлены характер и степень взаимосвязи полиморфизмов генов, регулирующих транскрипцию рибосомных генов и генов ФБК, с функциональной активностью рибосомных генов, как среди здоровых, так и среди больных жителей Курской области; впервые определено влияние полиморфизмов рассматриваемых генов на развитие глаукомотозного процесса у человека, что открывает перспективы для прогнозирования развития и исхода заболевания.

Практическая значимость работы Работа относится к категории фундаментальных исследований. Ее результаты работы имеют огромную практическую и теоретическую значимость. Они представляют собой базовые знания по изучению проблемы регуляции уровня экспрессии белоксинтезирующего аппарата при первичной открытоугольной глаукоме.

Представляется полезным введение оценки функциональной активности рибосомных генов в практику работ научно-исследовательской лаборатории «Генетика» КГУ и лаборатории медицинской генетики КГМУ при изучении мультифакториальной патологии.

Полученные результаты могут быть использованы в клеточной биологии, молекулярной, клеточной и популяционной генетике, биохимии и других научных дисциплинах, также в учебных процессах кафедр биологии, медицинской генетики и экологии, офтальмологии в высших учебных заведениях соответствующей направленности.

Основные положения, выносимые на защиту 1. Установлен уровень функциональной активности рибосомных генов у больных первичной открытоугольной глаукомой и здоровых жителей Курской области.

2. У больных первичной открытоугольной глаукомой выявлено снижение одних показателей ФАРГ и повышение других показателей по сравнению со здоровыми индивидами.

3. Определены частоты аллелей и генотипов полиморфизмов генов ТР53, DNMT3B, POLR1B, TAF1B, CYP1A1, EPHX, GSTP1, GSTM1, GSTT1 у больных первичной открытоугольной глаукомой и здоровых жителей Курской области.

4.Установлено, что делеционный полиморфизм гена глютатион-S-трансферазы (del/del GSTT1) ассоциирован с пониженным риском развития первичной открытоугольной глаукомы.

5. Выявлена связь полиморфизмов факторов транскрипции рибосомных генов и генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков с показателями функциональной активности рибосомных генов как у больных первичной открытоугольной глаукомой, так и у здоровых жителей Курской области.

6. Доказано, что сочетания генотипов генов ФБК и генов факторов транскрипции РГ оказывают влияние на показатели ФАРГ как у больных первичной открытоугольной глаукомой, так и в общей популяции.

Внедрение в практику Результаты исследования внедрены в работу Курской областной больницы, лаборатории медицинской генетики кафедры биологии, медицинской генетики и экологии Курского государственного медицинского университета, научноисследовательской лаборатории Курского государственного университета.

Апробация и публикации Результаты работы представлены на 73-й и 74-й итоговых научных конференциях КГМУ и сессиях Центрально-Черноземного научного центра РАМН (Курск, 2008, 2009), Теоритические и прикладные проблемы социально-правовых, медико-биологических и технико-экономических сфер жизни общества (Курск, 2008), IV международной научной конференции «Vedaatechnologie: krokdobudoucnosti» (Praha-2008), на 73-й итоговой межвузовской конференции студентов и молодых ученых: Молодежная наука и современность: от фундаментальной идеи до инновационных проектов (Курск 2008, 2012), IV Республиканской научно-практической конференции с международным участием студентов и молодых ученых. (Гомель, 2012). По материалам исследования опубликовано 22 работы, из которых 6 в журналах, рецензированных ВАК.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, трех глав результатов собственных исследований, заключения, выводов, библиографического списка. Работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы и 19 рисунков. Библиографический список используемой литературы включает 197 источников, из которых зарубежные.

Личный вклад автора Диссертационная работа представляет собой законченный, самостоятельно выполненный автором труд. Все представленные в диссертации результаты получены лично Кохтенко Е.В. на базе научно-исследовательской лаборатории «Генетика»

ФГБОУ ВПО «Курский государственный университет» (цитогенетическая часть) и лаборатории медицинской генетики кафедры биологии, медицинской генетики и экологии ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет»

Минздравсоцразвития РФ (молекулярно-генетическая часть). Ею проведена комплексная статистическая обработка и анализ сформированной базы данных, проанализированы отечественные и зарубежные источники по теме диссертации, получены и обобщены результаты исследования. В работах, выполненных в соавторстве, использованы результаты исследований с долей личного участия автора от 75 до 85%.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы исследования.

Материалом для исследования послужила выборка коренных жителей Курской области, постоянно проживающих на ее территории. Группа «случай» включала больных глаукомой в возрасте от 41 до 84 лет, средний возраст составил 64,64±7, года. Контрольная группа насчитывала 219 относительно здоровых людей, не имеющих в анамнезе заболевания «глаукома», в возрасте от 40 до 85 лет. Различий между группой контроля и группой случая ни по возрасту, ни по полу не наблюдалось (р0, 1-H0 наблюдаемая и 2-He ожидаемая гетерозиготность соответственно уровни значимости р различий частот генотипов между группами, df= (р0, 1-H0 наблюдаемая и 2-He ожидаемая гетерозиготность соответственно уровни значимости р различий частот генотипов между группами, df= (р0, *Вариантные аллели представлены в нижних ячейках соответствующих полиморфизмов генов факторов транскрипции рибоомных генов уровни значимости р различий частот аллелей между группами, df=1 (р0, уровни значимости р различий частот генотипов между группами, df= (р0, * Вариантные аллели представлены в нижних ячейках соответствующих полиморфизмов генов факторов транскрипции рибосомных генов.

уровни значимости р различий частот аллелей между группами, df=1 (р0, уровни значимости р различий частот генотипов между группами, df=