Ассоциация полиморфных вариантов генов фолатного цикла с предрасположенностью к развитию онкологических заболеваний и репродуктивных патологий у жителей Западно-Сибирского региона России

• Автор: Шадрина, Александра Сергеевна
• Шифр специальности: 03.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 228 с. : ил.

Оглавление
Введение

I. Фолатный цикл в метаболизме клетки и его роль в патогенезе заболеваний человека

1. Фолатный цикл в организме человека

1.1. Всасывание и транспорт фолатов

1.2. Метаболизм фолатов и его роль в функционировании клетки

2. Функциональные последствия нарушений метаболизма фолатов

2.1. Дефицит компонентов фолатного цикла: влияние на стабильность генома, уровень гомоцистеина и метилирование ДНК

2.2. Фолат и онкологические заболевания

2.3. Фолат и врожденные пороки развития

2.4. Фолат и мужское бесплодие

2.5. Полиморфизм генов фолатного цикла, риск онкологических заболеваний, врожденных
пороков развития плода и мужского бесплодия
Заключение
II. Материалы и методы
1. Характеристики выборок
1.1. Рак молочной железы
1.2. Неходжкинские злокачественные лимфомы
1.3. Врожденные пороки развития
1.4. Идиопатическое мужское бесплодие
2. Определение генотипов
2.1. ПЦР-ПДРФ анализ
2.2. Анализ с помощью TaqMan-зондов
2.3. Анализ с помощью аллель-специфичной ПЦР
2.4. Выбор SNP и разработка систем генотипирования
3. Определение уровня метилирования ДНК
3.1 Анализируемые группы
3.2. Определение концентрации ДНК в образцах
3.3. Анализ уровня метилирования генома
4. Статистическая обработка
5. Мета-анализ
III. Результаты
1. Сравнение частот встречаемости аллелей у жителей Западной Сибири с частотами в популяциях европеоидов и монголоидов
2. Исследование ассоциации полиморфизма генов фолатного цикла с риском развития рака молочной железы
3. Исследование ассоциации полиморфизма генов фолатного цикла с риском развития неходжкинских злокачественных лимфом
4. Исследование ассоциации полиморфизма генов фолатного цикла с риском врожденных пороков развития
5. Исследование ассоциации полиморфизма генов фолатного цикла с идиопатическим мужским беплодием
6. Анализ влияния локусов MTR A2756G и MTHFR С677Т на уровень метилирования генома
IV. Обсуждение результатов
1. Ассоциативные исследования
1.1. Анализ влияния полиморфизма генов фолатного цикла на риск развития рака
молочной железы
1. 2. Анализ влияния полиморфизма генов фолатного цикла на риск развития неходжкинских злокачественных лнмфом

1.3. Анализ влияния полиморфизма генов фолатного цикла на риск врожденных пороков развития
1.4. Анализ влияния полиморфизма генов фолатного цикла на риск идиопатического мужского бесплодия
1.5. Подведение итогов ассоциативных исследований
2. Функциональные исследования
Заключение
Выводы
Список сокращений и условных обозначений

Введение
Актуальность работы
Фолатный цикл является важнейшим звеном метаболизма клетки, функция
которого заключается в переносе одноуглеродных фрагментов от одних биологических соединений к другим. Это обуславливает его участие в ряде клеточных процессов, которые затрагивают самые разнообразные стороны жизнедеятельности клетки: синтез нуклеотидов, некоторых липидов и
аминокислот, креатина и нейромедиаторов, конверсию гомоцистеина в метионин, детоксикацию ксенобиотиков, метилирование хроматина и т. д. [1-3]. Последнее играет важную роль в поддержании структуры и целостности генома и в эпигенетической регуляции экспрессии генов.
Нарушения в системе метаболизма фолатов приводят к появлению разрывов в ДНК [4-7], встройке в ДНК урацила [8-10], снижению эффективности репарации [8, 9, 11, 12], повышению уровня гомоцистеина [10, 13-15] и аномальному метилированию ДНК [10, 16]. Последствиями таких нарушений могут являться повреждения генов, ответственных за контроль клеточного цикла, дифференцировку, апоптоз, миграцию и др., в том числе ткане- и стадиоспецифичных генов, или их аномальная экспрессия; снижение пролиферативной способности клеток; нарушение правильного расхождения хромосом, а также эффекты, связанные с токсическим действием гомоцистеина (модификация белков и нарушение их функциональных свойств и фолдинга, индукция оксидативного стресса и апоптоза) [17-19]. Всё это может лежать в основе развития ряда заболеваний, в том числе онкологических заболеваний и патологий репродукции, таких как мужское бесплодие и врождённые пороки развития плода.
Во многих работах было показано, что потребление фолата снижает риск различных видов неоплазий [20-28] и врожденных аномалий развития [29-34], а также улучшает показатели спермограммы у мужчин [35-37]. Таким образом, фолатный цикл, по всей видимости, имеет важное значение в этиологии данных заболеваний. В связи с этим, представляет интерес анализ влияния генетического

радиоактивно меченного атома углерода в различные звенья метаболизма одноуглеродных групп в клетках рака молочной железы человека линии MCF-7 [143]. Тем не менее, не исключено, что в некоторых клетках SHMT2 может использоваться для синтеза серина, необходимого для глюконеогенеза [138].
Роль SHMT1 в метаболизме одноуглеродных групп была исследована в работах Herbig et al., Woeller et al. и Anderson et al. [134, 140, 144, 146]. Ими было продемонстрировано, что SHMT1 может претерпевать такую пострансляционную модификацию, как сумоилирование (присоединение белка SUMO - малого убиквитин-родственного модификатора) по соответствующему мотиву. Сумоилированный фермент SHMT1 транспортируется в ядро во время S фазы клеточного цикла (продолжая оставаться там и в G2/M фазе) и поставляет 5,10-метил ентетрагидрофолат для ядерных процессов синтеза тимидилата. SHMT1, находящаяся в цитоплазме, вероятнее всего, осуществляет регуляторную роль. В клетках, не эскпрессирующих SHMT1, при дефиците фолатных производных поток одноуглеродных фрагментов направляется в первую очередь в систему метилирования, которое имеет преимущество перед системой синтеза нуклеотидов. В клетках, где SHMT1 экспрессируется, ситуация противоположна, и приоритет имеет нуклеотидный синтез [1, 134, 146, 147]. Помимо поставки фрагментов непосредственно в систему синтеза тимидилата в ядро, предполагаются ещё два механизма, за счет которых происходит такое изменение баланса между этими системами. Во-первых, цитоплазматическая SHMT1 является ингибитором синтеза SAM, поскольку способна с высокой аффинностью связывать 5-метилтетрагидрофолат и таким образом исключать его из последующих реакций. Во-вторых, при повышении концентрации глицина в цитоплазме SHMT1 синтезирует серии и конкурирует за 5,10-метилентетрагидрофолат с ферментом MTHFR, снижая концентрацию 5-метилтетрагидрофолата [134].
Кроме вышеперечисленных реакции, SHMT1 катализирует превращение 5,10-метенилтетрагидрофолата в 5-формилтетрагидрофолат (рис. 3) [135].