Гены-маркеры схильності до скоростно-силовым видів спорту

Гены-маркеры схильності до скоростно-силовым видам спорта

Доктор біології, професор В. А. Рогозкин Кандидат біології І.В. Астратенкова Бакалаври А. М. Дружевская, О. Н. Федоровская, Санкт-Петербурзький НДІ фізичної культури, Санкт-Петербург Успешная реалізація багаторічної міжнародної програми «Геном людини «справила величезний впливом геть фундаментальну і прикладну медико-біологічну науку, на чимало соціальних аспекти життя. Вона дозволила виявити специфічні гени, тісно пов’язані з розвитком та проявом спадкових хвороб, а також визначити гени, відповідальні виконання нормальних фізіологічних і метаболічних функцій людини. Зокрема, виникла можливість виявити генетичні маркери, чи гени схильності, тісно асоційовані з розвитком та проявом різних фізичних якостей [1, 2]. Основним генетичним маркером, зв’язок якого зі спортивними результатами у різних видах спорту переконливо доведено в дослідженнях останніх, залишається ген ангиотензин що перетворює ферменту (ACE) [3, 6]. Поруч із найбільш ймовірними кандидатами в ролі генетичних маркерів він є гени, що визначають функції серцево-судинної системи: ангиотензиногена (AGT), ангиотензин-IIрецептора 1-го типу (AGT2R1), b2-рецептора брадикинина (b2BKR) і эндотелиальной NO-синтазы (eNOS). Певні генотипи цих генів у тієї чи тієї іншою мірою асоційовані з проявом якості витривалості і свідчить про схильність до виконання тривалої фізичної роботи. У той самий час пошук генетичних маркерів, визначальних схильність людини до виконання швидкісно-силових фізичні навантаження, доки призвів до переконливим і достовірним результатам.

Цель дослідження полягало у виявленні і аналізі поліморфізму трьох генів: a-актинина-3, АМФ-дезаминазы і ангиотензин що перетворює ферменту у представників швидкісно-силових видів спорту.

Методика. Робота виконано на зразках геномної ДНК 97 учнів ГУСПО СПбУОР № 2, які спеціалізуються за п’ять швидкісно-силових видах спорту: дзюдо, вільної боротьбі, греко-римської боротьбі, боксі, важкої атлетики, і навіть конькобежцев-спринтеров і веслярів на короткі дистанції. ДНК виділяли з клітин букального епітелію ротовій порожнині. Отриману ДНК використовували як матриці в полімеразної ланцюгову реакцію (ПЛР) у присутності двох-трьох праймеров. Після амплификации генів продукти ПЛР піддавали розщеплення эндонуклеазами рестрикції. Потім проводили поділ фрагментів ДНК з допомогою вертикального електрофорезу в полиакриламидном гелі у присутності маркерних барвників. Для візуалізації отриманих фрагментів ДНК після електрофорезу їх фарбували флюоресцентным барвником — бромистим этидием і переглядали в ультрафіолетовому світлі в трансиллюминаторе. Реєстрацію отриманих результатів проводили після фотографування фрагментів ДНК. Як популяционного контролю використовували зразки ДНК, отримані у 111 жителів Санкт-Петербурга.

Результаты обговорення. Першим вивченим геном спортсмени був ген a-актинина-3 (ACTN3). Відомо, що у кістякових м’язах є дві изоформы білка a-актинина: изоформа a-актинин-2 (ACTN2) і изоформа a-актинин-3 (ACTN3), які мають високий рівень гомологичности, але різняться по локалізації в м’язових волокнах. Усі м’язові волокна містять a-актинин-2, тоді як білок a-актинин-3 локалізований лише у быстросокращающихся волокнах кістякових м’язів. Обидва гена a-актининов (ACTN2 і ACTN3) экспрессируются в кістякових м’язах людини. Ген a-актинина-3 — ACTN3 перебуває у довгому плечі 11-й хромосоми (11q13-q14).

Результаты аналізу показали, що у кістякової м’язі a-актинины-2 і -3 ставляться до головним компонентами Z-дисков, де їх пов’язують тонкі актиновые филаменты. Ці білки виконують статичну функцію у створенні тонких філаментів і взаємодії між саркомерным цитоскелетом і саркоплазмой, цим забезпечуючи впорядкування масиву миофибрилл. Изоформы a-актининов в кістякових м’язах крім статичної виконують і регуляторну функцію, беручи участь у регуляції диференціації та скорочення миофибрилл. Дефіцит a-актинина-3 в быстросокращающихся м’язових волокнах може знижувати скоростно-силовые показники фізичної працездатності людини. Причиною такої нестачі ACTN3 у людини однонуклеотидная заміна цитозина на тимин в 577-м нуклеотиде яка кодує послідовності, що у 16-ї экзоне. Через війну цього кодон, який кодує амінокислоту аргінін, перетворюється на стоп-кодон і зупиняється синтез полипептидной ланцюга білка a-актинина-3. Нуклеотидная форма записи цієї мутації - R577X. Наявність поліморфізму в гені ACTN3 дозволяє виявити три генотипу: RR-гомозиготы по нормальному аллелю, RX-гетерозиготы, XX-гомозиготы по мутантному аллелю. Близько 16% світової популяції гомозиготны по X-аллелю, та його м’язи не містять білка a-актинин-3. Проте патології м’язів у таких людей немає, оскільки a-актинин-2 компенсує його виправдатись нібито відсутністю Z-дисках быстросокращающихся м’язових волокон. Разом про те наявність 577R аллеля, засвідчує присутність в кістякових м’язах білка a-актинина-3, дає індивідуумам перевагу в прояві швидкісно-силових фізичних якостей.

На першої стадії справжнього дослідження необхідно було отримати інформацію про розподілі поліморфізму гена АСТN3 за нормальної популяції жителів г. Санкт-Петербурга і започаткувати порівнювати з популяцією жителів Європи. Як показують результати досліджень, частоти народження полиморфизмов гена АСТN3 жителі Санкт-Петербурга розподілилися так: по Х-аллелю — 40%, по R-аллелю — 60%, а частоти народження генотипу ХХ становлять 17%. Як у російської, і у європейської популяції домінуючим виявився R-аллель (60%), що добре цілком узгоджується з аналогічними показниками жителям інших країн [5]. Потім провели порівняння генотипів гена АСТN3 серед його жителів Санкт-Петербурга і спортсменів. Відмінності між частотою народження Rі Х-аллелей в популяції жителів Санкт-Петербурга і спортсменів виявилися недостовірними. Частота мутантного аллеля Х у контрольній групі становила 40%, а групі спортсменів — 37%. Зблизька трьох варіантів генотипу гена АСТN3 виявлено розбіжності між групами. Серед спортсменів виявлено достовірне зниження частоти народження гомозигот генотипу ХХ (7%) проти контрольної групою (17%) (р < 0,05). Зміщення розподілу генотипів в бік ХХ сталося не було за рахунок збільшення частоти генотипів RR, яке зазначає на його присутність серед м’язових волокнах II типу повноцінного білка a-актинина 3, а внаслідок вищої частоти народження гетерозиготного генотипу RX (60%). При цих даних із частотою виявлення RX жителі Санкт-Петербурга (45%) також виявлено достовірне відмінність (p.