Ecological geneticsEcological geneticsЭкологическая генетика1811-09322411-9202Eco-Vector1863410.17816/ecogen18634Human ecological geneticsЭкологическая генетика человекаResearch ArticlePolymorphism of GC gene, encoding vitamin D binding protein, in aboriginal populations of SiberiaПолиморфизм гена GC, кодирующего витамин D-связывающий белок, у коренного населения Cибириhttps://orcid.org/0000-0002-0304-0652MalyarchukBoris A.МалярчукБорис Аркадьевич
Russian Federation

Dr. Biol. Sci., Head of Genetics Laboratory

д-р биол. наук, заведующий лабораторией генетики

malyarchuk@ibpn.ruInstitute of Biological Problems of the North, Far Eastern Branch of Russian Academy of SciencesФедеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт биологических проблем Севера» Дальневосточного отделения Российской академии наук14042020080720201822432501212201913042020Copyright ©; 2020, Malyarchuk B.A.Copyright ©; 2020, Малярчук Б.А.2020Malyarchuk B.A.Малярчук Б.А.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/ecolgenet/article/view/18634

The analysis of the nucleotide sequences of exons and adjacent non-coding regions of the GC gene in 108 representatives of various ethnic groups of aboriginal population of Siberia was carried out. Polymorphism was found in four nucleotide positions: non-synonymous substitutions at the rs4588 and rs7041 loci, a synonymous substitution at the rs4752 locus, and a replacement in the non-coding region at the rs3733359 locus. Seven haplotypes of the GC gene were identified. Of these, 4 haplotypes encode the Gc1F isoform, 2 haplotypes encode the Gc1S isoform, and 1 haplotype encodes the Gc2 isoform. Between-regional differences were found in the distribution of variants of the GC gene: in the northeast and in the central part of Siberia, the highest prevalence of the Gc1F and Gc1F/Gc1F variants is observed, and in the south and west of Siberia, the Gc2, Gc1S/Gc2 and Gc2/Gc2 variants are most common. In the case of the GC gene, gene-environment interactions are apparently aimed at creating a balance between the activity of vitamin D-binding protein and the level of 25-hydroxyvitamin D in the blood serum.

Проведен анализ нуклеотидных последовательностей экзонов и прилегающих к ним некодирующих участков гена GC у 108 представителей различных этнических групп коренного населения Сибири. Полиморфизм обнаружен в четырех нуклеотидных позициях: несинонимичные замены в локусах rs4588 и rs7041, синонимичная замена в локусе rs4752 и замена в некодирующей области в локусе rs3733359. Выявлено семь гаплотипов гена GC. Из них 4 гаплотипа кодируют изоформу Gc1F, 2 гаплотипа — изоформу Gc1S и 1 гаплотип — изоформу Gc2. Обнаружены межрегиональные различия по распределению вариантов гена GC: на северо-востоке и в центральной части Сибири наблюдается самая высокая распространенность вариантов Gc1F и Gc1F/Gc1F, а на юге и западе Сибири чаще всего распространены варианты Gc2, Gc1S/Gc2 и Gc2/Gc2. По всей видимости, в случае гена GC ген-средовые взаимодействия направлены на формирование баланса между активностью витамин D-связывающего белка и уровнем 25-гидроксивитамина D в сыворотке крови.

genetic polymorphismvitamin D binding proteingene GChuman populationsSiberiaгенетический полиморфизмвитамин D-связывающий белокген GCпопуляции человекаСибирьКозлов А.И., Атеева Ю.А. Витамин D и особенности питания различных групп коми // Вестник Московского университета. Серия XXIII. Антропология. – 2011. – № 4. – С. 25–34. [Kozlov AI, Ateeva JuA. Vitamin D i osobennosti pitaniya razlichnykh grupp komi. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 23. Antropologiya. 2011;(4):25-34. (In Russ.)]Zenata O, Vrzal R. Fine tuning of vitamin D receptor (VDR) activity by post-transcriptional and post-translational modifications. Oncotarget. 2017;8(21):35390-35402. https://doi.org/10.18632/oncotarget.15697.Daiger SP, Schanfield MS, Cavalli-Sforza LL. Group-specific component (Gc) proteins bind vitamin D and 25-hydroxyvitamin D. Proc Natl Acad Sci USA. 1975;72(6):2076-2080. https://doi.org/10.1073/pnas.72.6.2076.Verboven C, Rabijns A, De Maeyer M, et al. A structural basis for the unique binding features of the human vitamin D-binding protein. Nat Struct Biol. 2002;9(2):131-136. https://doi.org/10.1038/nsb754.Malik S, Fu L, Juras DJ, et al. Common variants of the vitamin D binding protein gene and adverse health outcomes. Crit Rev Clin Lab Sci. 2013;50(1):1-22. https://doi.org/10.3109/10408363.2012.750262.Останин А.А., Кирикович С.С., Долгова Е.В., и др. Тернистый путь макрофаг-активирующего фактора (GcMAF): от открытия к клинической практике // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2019. – Т. 23. – № 5. – С. 624–631. [Ostanin AA, Kirikovich SS, Dolgova EV, et al. A thorny pathway of macrophage activating factor (GcMAF): from bench to bedside. Vavilov journal of genetics and breeding. 2019;23(5):624-631. (In Russ.)]. https://doi.org/10.18699/VJ19.535.Morales EM. GcMAF: a polemic or a highly promising molecule? World Scientific News. 2017;65:20-36.Kueppers F, Harpel B. Group-specific component (Gc)’subtypes’ of Gc1 by isoelectric focusing in US blacks and whites. Hum Hered. 1979;29(4): 242-249. https://doi.org/10.1159/000153052.Coppenhaver D, Kueppers F, Schidlow D, et al. Serum concentrations of vitamin D-binding protein (group-specific component) in cystic fibrosis. Hum Genet. 1981;57(4):399-403. https://doi.org/10.1007/bf00281693.Constans J, Lefevre-Witier P, Richard P, Jaeger G. Gc (vitamin D binding protein) subtype polymorphism and variants distribution among Saharan, Middle East, and African populations. Am J Phys Anthropol. 1980;52(3):435-441. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330520315.Спицын В.А. Биохимический полиморфизм человека. – М.: Изд-во МГУ, 1985. – 216 с. [Spitsyn VA. Biokhimicheskiy polimorfism cheloveka. Moscow: Publishing house Moscow State University; 1985. 216 p. (In Russ.)]Спицын В.А., Лебедева И.А., Шнейдер Ю.В., и др. Полиморфизм белков и ферментов сыворотки крови // Генофонд и геногеография народонаселения / под ред. Ю.Г. Рычкова. Т. 1. Генофонд и геногеография населения России и сопредельных стран. – СПб.: Наука, 2000. – С. 146–181. [Spitsyn VA, Lebedeva IA, Shneider YuV, et al. Polymorphism of blood serum proteins and enzymes. In: Yu.G. Rychkov, editor. Gene Pool and Genegeography of population. Vol. 1. Gene pool of population of Russia and contiguous countries. Saint Petersburg: Nauka; 2000. Р. 146-181. (In Russ.)]Спицын В.А., Ирисова О.В. Этнографический аспект в изучении группоспецифического компонента (Gc) // Вопросы антропологии. – 1973. – № 45. – С. 85–93. [Spitsyn VA, Irisova OV. Etnograficheskiy aspekt v izuchenii gruppospetsificheskogo komponenta (Gc). Voprosy antropologii. 1973;(45): 85-93. (In Russ.)]Mourant AE, Tills D, Domaniewska-Sobczak K. Sunshine and the geographical distribution of the alleles of the Gc system of plasma proteins. Hum Genet. 1976;33(3):307–314. https://doi.org/10.1007/bf00286857.Шнейдер Ю.В., Лебедева И.А., Петрищев В.Н., Раутиан Г.С. Системы белков и ферментов сыворотки крови // Генофонд и геногеография народонаселения / под ред. Ю.Г. Рычкова. Т. 1. Генофонд и геногеография населения России и сопредельных стран. – СПб.: Наука, 2000. – С. 512-539. [Shneider YuV, Lebedeva IA, Petrishchev VN, Rautian GS. Systems of blood proteins and enzymes. In: Rychkov YuG, editor. Gene Pool and Genegeography of population. Vol. 1. Gene pool of population of Russia and contiguous countries. Saint Petersburg: Nauka; 2000. P. 512-539. (In Russ.)]Clemente FJ, Cardona A, Inchley CE, et al. A selective sweep on a deleterious mutation in the CPT1A gene in Arctic populations. Am J Hum Genet. 2014;95(5):584-589. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2014.09.016.Малярчук Б.А., Деренко М.В., Денисова Г.А., Литвинов А.Н. Распространенность арктического варианта гена CPT1A в популяциях коренного населения Сибири // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2016. – Т. 20. – № 5. – С. 571–575. [Malyarchuk BA, Derenko MV, Denisova GA, Litvinov AN. Distribution of the arctic variant of the CPT1A gene in indigenous populations of Siberia. Vavilov journal of genetics and breeding. 2016;20(5): 571-575.(In Russ.)]. https://doi.org/10.18699/VJ16.130.Pagani L, Lawson DJ, Jagoda E, et al. Genomic analyses inform on migration events during the peopling of Eurasia. Nature. 2016;538(7624): 238-242. https://doi.org/10.1038/nature19792.Excoffier L, Laval G, Schneider S. Arlequin (version 3.0): an integrated software package for population genetics data analysis. Evol Bioinform Online. 2005;(1):47-50. https://doi.org/10.1177/117693430500100003.Jung KH, Kim TH, Sheen DH, et al. Associations of vitamin d binding protein gene polymorphisms with the development of peripheral arthritis and uveitis in ankylosing spondylitis. J Rheumatol. 2011;38(10):2224-2229. https://doi.org/10.3899/jrheum.101244.Фефелова В.В., Хамнагадаев И.И., Поликарпов Л.С. Антиген HLA-B27 и спондилоартропатии у арктических монголоидов // Бюллетень СО РАМН. – 2010. – Т. 30. – № 6. – С. 136–139. [Fefelova VV, Khamnagadaev II, Polikarpov LS. HLA-B27 antigen and spondylarthropathies in arctic mongoloids. Byulleten’ SO RAMN. 2010;30(6): 136-139. (In Russ.)]Козлов А.И., Вершубская Г.Г. 25-гидроксивитамин D в различных группах населения Севера России // Физиология человека. - 2019. – Т. 45. – № 5. – С. 125–136. [Kozlov AI, Vershubsky GG. Systematic review on 25-hydroxyvitamin D levels in various populations of the Russian North. Human Physiology. 2019;45(5):125-136. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S0131164619050060.Clemens TL, Adams JS, Henderson SL, Holick MF. Increased skin pigment reduces the capacity of skin to synthesise vitamin D3. Lancet. 1982;319(8263):74-76. https://doi.org/ 10.1016/s0140-6736(82)90214-8.Mozzi A, Forni D, Cagliani R, et al. Albuminoid genes: evolving at the interface of dispensability and selection. Genome Biol Evol. 2014;6(11):2983-2997. https://doi.org/10.1093/gbe/evu235.