Лекция 12
реклама
Лекция 12 Митохондриальный геном и филогеография человека Митохондриальный геном и проблемы систематики Митохондриальный геном - что дальше? Genome compartments and pattern of inheritance Human Y Chromosome Мт ДНК анализ позволяет проследить «путь Евы» Y-хромосомный анализ – «путь Адама» НАЧАЛО исследованиям изменчивости мтДНК человека было положено в 1982 году Первая публикация: HUMAN MITOCHONDRIAL DNA VARIATION AND EVOLUTION: ANALYSIS OF NUCLEOTIDE SEQUENCES FROM SEVEN INDIVIDUALS CHARLES F. AQUADRO AND BARRY D. GREENBERG*’ Laboratory of Genetics, National Institute of Environmental Health Sciences, Research Triangle Park, North Carolina 27709, and *Curriculum in Genetics, University of North Carolina, Основные Global network гаплогруппы of mtDNA митохондриальной lineages ДНК ИНДИЯ India ЕВРОПА Europe Вост. Азия Зап. АЗИЯ АФРИКА АФРИКА Исследование гаплогрупп мтДНК: - гаплогруппы как инструменты для изучения происхождения и эволюции человека; - гаплогруппы для определения роли мтДНК в мультифакторных заболеваниях Sub-Saharan AFRICA EASTERN EURASIA C D L2 M1 L1 U6 Z M L3 E G География основных гаплогрупп митохондриальных ДНК A I X K Y N B W R U F J T WESTERN EURASIA H V Complete mtDNA sequence tree L2 L0d L0a L1c L2a L1b L2c L2b L3 L3e L3d M3 M2a L3y L3b L3x M1 M D D4c N R A X B P HV H V W H1 I U J U5 U4 T U3 K M7 M8 D5 D4 C Z Q M12 В настоящее время охарактеризованы следующие типы митохондриальной ДНК: Африканский Азиатский и производный от него американский Европейский Характеризуется как относительно гомогенный, и на 90% представлен гаплогруппами: H, J, K, N1, T, U4, U5, V, X, W Структура гаплогруппы Н H5a 16293 H5 H1a1 H11a H2a1 16209 H1a2 16051 H11 H2a H1a H2 H1b +73Alw44I +9068 Eco32I +4448 MboI 16189 -8448 SspI +4770 AluI 16356 16093 16304 16162 16362 H1c H7 16311 -950MboI H1b1 +4332Eco47I -13757AciI 16354 H1 -3008 Bsh1236I H* -5003DdeI H4 -7025AluI Возраст гаплогруппы : ~ 20000 лет +16478DdeI pH11 -9380Hin6I 456 16362 16288 +13100M spI +4794 H6 BsuRI 6776 H8 16362 H8a H3 > 4000 вариантов mtDNA Распределение гаплогруппы М Indian (M2-M6,+) E-Asian (M7-M10) African (M1) Papuan (Q) Hindu Kush Pamirs Himalayas Изменчивость мтДНК у народов Кавказа – карачаевцев и кумыков 1 G 30 4 KUMYKS 1 23 M1 320 222 223 9 18 4 30 256 1 12308 HinfI 3 A 07 00 4 304 249 259 320 184 4 H U1 2 1 8 92 270 192 354 1 1 2 6 U5 6 9 14 1 U2 1 U1 1 1 1 35 2 288 256 1 36 35 5 325 209 1 27 1 3 1 A 234 1 290 1 8 362 p-HV2 10 365 1 189 HV 8 16 111 114 1 311 26 1 220C 261 1 167 270 1 1 U4 234 278 2 1 1 1 145 129 1 291 355 261 C 129 4 294 189 23 311 133 1 189 311 273 189 179 134 29 51 7 U2 1 5 214A 93 2 356 34 3 9 1 8 21 2 186 1 36 4646 RsaI 30 189 192 AluI 7025 1 69 111 327 256 93 U3 189 129 5 2 1 1 189 145 278 304 1 1 1 V 354 3 256 1 2 4 9 293 5 29 192 18 4 168 2 U 4 311 261 390 1 232A 1 189 270 14766 MseI 93 249 270 51 129C 1 1 29 23 356 362 T U4 21 189 2 129 189 298 162 3 356 27 192 291 235 4646 RsaI 343 294 399 U* 7025 AluI 19 9055 HaeII 1 78 5 2 167 9 18 1 213 4577 NlaIII 2 318T 3 311 U5 3 1 6 11713 SmaI 1 1 31 25 296 278 261 189 71 163 186 R 126 2 224 1 311 220C 4216 NlaIII 1 93 H 93 4 12308 HinfI 3 249del 294 296 U7 1 69 311 1 2 9 12 261 292 K 189 1 172 189 2 R 00073 Alw44I 325 12705 MboII 193 3 93 126 HV 243 1 4 163 292 177 N 27 311 189 T 293 K 4216 NlaIII 296 3 2 189 15606 294 AluI 78 278 W 1 9 12 5416 TasI 8994 HaeIII 4 23 1 12705 MboII 13704 BstOI 249 1 169 J 14465 AccI 1 69 189 F 1 223 193 10394 DdeI 18 9 292 335 256 25 93 8 7A 10238 HphI 27 N 2 1 26 W 10032 AluI 5 129 124 129 189 265 224 31 1 1 1 L3 309 129 92 189A D 1 319 243 239 N9 9 5 2 391 10397 AluI 12 18 1 10394 DdeI 4830 HaeII 5176 AluI 17 L3 39 1 1 1 145 X 1 8 27 362 M 176G 2 10397 AluI 14470 AccI 353 390 86 1 214 278 J 1 278 M 2 189 4 2 362 X I I 234 227 9 23 4830 HaeII N1b 1 309 93 22 5176 AluI 26 249 129 G 3 311 1 2 189 359 227 D 311 1 93 359 158 KARACHAYS 9 M1 U3 Изменчивость мтДНК у украинцев Z C 51 260 185 1 362 129 327 311 319 1 172 2 1 129 230 227C +10397 AluI N1b 1 311 319 75 93 +10394 DdeI 145 1 X 362 1 266 264del 255 1 320 48 114 129 263 194C 195 224 290 +8249 AvaII 1 1 278 249 1 1 140 1 N 217 B -1715 DdeI +14465 AccI 278 189 1 1 1 2 1 265C 1 243 357 2 51 1 223 1 272 291 1 1 1 1 4 172 H 75 1 3 1 1 1 1 262 260 222 1 1 12 V 189 1 1 1 172 1 172 10 355 1 222 189 390 291 153 362 1 1 J1 260 1 1 1 K 1 324 2 209 1 213 304 1 111 186 147 261 1 271 311 1 1 261 1 1 189 4 362 278 231 1 1 1 126 193 -4577 NlaIII 1 U5 1 296 163 1 48 1 223 93 260 311 354 U4 1 1 287 93 63 189 261 145 311 126 2 129C J 69 1 preV 1 86 390 168 2 1 223 3 311 1 320 362 1 4 1 1 51343 294 1 318T 356 311 390 270 114A 1 311 192 3 224 249 1 145 256 +4643RsaI 13617 399 291 189 4 180 224 270 1 320 189 270 192 +12308 HinfI; 9698 93 1 1 -11465 TruI 5 +9052 261 1 +10394 HaeII 144 1 270 DdeI 93 146 1 129 224 1 342 301172 311 +15606 AluI; -13704 BstOI; 362 +13366 BamHI 1 311 4 +10394 DdeI 1 U5b1 195 1 93 2 294 +15904 TruI 1 153 266 1 U8 311 189 00072C 153 1 111 209 1 298 3 190189 00073 HV 1 362 80 126 311 -7025 AluI 261 400 294 1 1 1 298 1 356 260 R +14766 TruI 5 2 4 -11713 SmaI 2 129 1 324256 1 354 209 300 293 295 117 311 70 1 19 168 1 162 192 286 1 304 93 1 189 1 2 170T 249 172 354 1 1 294 113C 129 245 93 4 213 1 311 140 1 1 -9bp 1 111 184 172 92 278 1 189 148 126 290 +5416 TasI +10394 DdeI +8249 AvaII; +10237 HphI+663 HaeIII -8994 HaeIII 189 2 1 319 265 1 B4 292 -12704 223 MboII 1 2 -10871 MnII +8249 AvaII 390 176G 1 1 362 U3 309 257A +10032 AluI 265C 176A U 1 256362 1 129 2 399 1 192 311 172 234 261 391 1 93 211 231 1 148 311 1 325 1 1 M 298 192 U2e U7 1 -5176 AluI 294 1 N9 1 357 224 N=240 W A 1 1 1 I UKRAINIANS D 1 1 86 362 233 1 T1 1 1 T 1 1 1 U5a Профили мтДНК гаплотипов двух славянских популяций D Z C I 311 294 148 172 2 311 93 1 1 264del 194C 1 HV 172 2 265C 243 357 1 1 2 1 2 29 8 311 1 3 362 380G 1 3 1 1 1 399 1 1 362 1 1 311 1 129 169 27 0 129 16 8 1 3 1 K 304 234 9 17 1 319 1 368 93 1 1 362 1 1 390 1 31 84 2 8 288 16 1 189 9 1 1 217 390 U3 1 4 1 29 153 2 362 320 1 270 3 3 6 93 221 144 356 18 9 36 2 U4 93 290 291 153 93 354 1 1 172 162 355 1 209 3 357 1 1 163 189 189 4 209 304 324 1 1 278 1 6 1 291 1 3 1 76 4 1 93 1 2 1 18 9 1 U5 2 1 261 1 271 111 147 1 186 311 1 1 1 1 243 222 260 362 1 1 273 188 5 1 J 213 1 4 261 189 1 1 V 1 1 1 231 2 1 1 362 278 311 K 185 2 1 1 296 1 2 301 1 1 1 195 1 153 172 126 254 390 260 311 93 3 1 193 15 362 292 311 261 145 U5 1 172 8 63 368 1 pHV -4577 NlaIII 2 48 301 1 2 1 1 324 189 293 129 311 290 278 1 1 294 294 2 63 18 222 126 U8 1 2 1 362 1 233 1 86 1 1 29 2 147 189 51 12 9C U2 2 271 254 63 29 4 319 311 V 1 17 9 362 134 265 356 360 290 19 2 223 129 29 4 362 24 9 51 162 129 289 7 22 0 2 31 1 189 354 29 3 145 124 16 9 14 7 92 278 0 14 18 9 1 1 294 26 5 5 287 260 1 2 311 pV 69 291 T 1 1 114A 1 9 5 14 1 1 1 31 129 304 2 1 9 18 1 264 1 2 148 264 3 1 1 262 391 2 93 1 00072C 1 1 1 1 189 1 1 1 248 147 1 93 311 1 93 5 234 1 1 362 +15904 TruI 1 144 234 1 249 1 111 311 327 274 36 93 2 1 1 343 1 6 25 13 1 31 3 190 189 +15606 AluI; +13366 BamHI 222 114A 311 145 270 92 93 224 189 342 298 223 93 192 390 294 180 320 270 1 93 1 261 6 146 -13704 BstOI; +10394 DdeI 4 192 126 2 355 1 1 1 390 224 189 311 1 1 1 1 270 5 256 -9055HaeII R +14766 TruI 311 1 224 13617 4 189 153 1 4 1 399 198 218 1 311 343 2 HV3 209 362 +4643RsaI +12308 HinfI; -11465 TruI 223 189 1 -7025 AluI 343 294 1 295 184 298 1 1 1 1 235 4 75 80 1 390 362 1 256 362 1 92 1 9 1 31 1 NlaIII 4577 1 1 1 311 295 1401 29 5 2 1 2 19 189 1 93 293 2 1 1 27 0 4646 RsaI 1 126 17 2 343 275 4 36 129 189 1 1 1 4 189 23 H 169 31 1 311 372 249 235 184 1 1 1 6 1 311 1 3 15 126 1 1 266 259 295 2 2 1 1 1 4 22 U 304 286 1 3 29 1 193 272 1 1 1 1 1 3 1 1 3 29 8 1 1 3 1 4 27 1 1 80 1 362 2 274 243 1 18 5 4 1 172 1 93 179 1 9 20 2 9698 1 1 1 1 13 7 2 1 2 1 22 93 1 22 1 9 18 1 5 9 6 89 17 1 1 H 6 287 1 1 192 10 294 1 3 298 355 224 299 1 26 84 2 84 4 30 AluI 7025 298 1 2 93 1 2 24 209 3 266 14766 MseI HV 51 1 1 3 1 U8 1 12308 HinfI 14 1 3 R 00073 93 72 1 111 311 11713 SmaI 1 278 6 12 1 2 34 390 1 1 1 1 1 2 4216 NlaIII 1 1 1 1 234 311 270 126 300 1 362 6 356 1 -11713 SmaI 311 140 86 168 343 189 00073 295 117 260 356 1 1 318T 51 249 -9bp 1 5 213 1 218 1 209 174 287 111 163 2 296 304 3 15 24 3 294 1 2 1 6 18 13366 BamHI 1 12705 MboII 1 1 13704 BstO I 22 3 H 7 1 223 272 1 1 189 172 N 391 355 126 362 2 3 231 162 261 172 2 1 8 21 223 22 278 000 1 0 27 1 29 26 6 1 269 114 291 292 192 325 2 1 3 2 2 264 1 1 1 222 4 22 261 145 1 189 R1 pHV 2 1 320 213 126 356 1 31 1 171 86 4 168 173 126 1 3 00 223 325 12 9 192 266 1 1 1 1 1 2 311 192 6 28 1 W 2 1 193 10394 DdeI 292 111 2 335 256 48 1 48 295 L3 1 1 145 1 1 1 1 1 69 1 1 1 14465 AccI 12498 NlaIII 23 N1b G 145 209 176 391 390 1 4 N1 355 320 248 147A 172 1 1 10032 AluI 129 6 272 18 9 N1a 248 255 26 391 10397 AluI 3 22 1 1 2 172 M 1 4 23 86 X 1 311 Y 1 3 1 1 230 M8 1 129 189 297 1 2 1 1 227C 357 1 311 17 2 291 1 294 2 36 2 298 7 28 264 304 3 34 1 1 319 I 327 3 288 239 1 4830 HaeII 5176 AluI 1 1 1 233 355 356 234 93 164 148 1 156 2 260 22 4 185 129 274 J A 1 390 278 9 20 266 2 1 C 1 2 93 1 29 4 245 278 274 1 G 1 D 22 3 274 304 1 2 311 70 316 30 168 2 390 286 193 354 162 1 192 271 261 249 1 304 93 189 362 1 1 126 222 291 1 1 5 311 1 1 2 1 1 51 311 111 1 189 217 +8249 AvaII; -8994 HaeIII 291 93 1 320 3 +663 HaeIII -1715 DdeI +14465 AccI 113C 294 390 126 129C 311 1 1 245 354 1 223 266 186 1 U4 2 2 153 2 129 362 +10394 DdeI 1 170T 129 172 319 1 189 148 356 -12704 MboII 1 1 1 1 75 129 324 256 354 293 3 1 1 1 1 2 Z 1 111 184 1 B U3 1 224 286 278 249 1 1 249 140 RUSSIANS 189 1 1 278 1 1 1 292 1 311 1 1 2 172 290 +5416 TasI +10237 HphI 248 1 N +10394 DdeI +8249 AvaII 320 48 114 129 263 195 224 290 362 255 266 265 92 278 1 -10871 MnII +8249 AvaII 145 1 223 1 257A +10032 AluI 176G 1 1 311 256 362 309 234 319 390 1 1 261 1 288 231 192 7 399 1 325 1 1 93 295 129 227C +10397 AluI 75 209 176A 311 X 230 129 391 2 1 391 265C 1 M U2 U7 1 211 -5176 AluI 298 145 1 N1b 86 1 1 192 1 327 129 1 319 362 185 1 N9 1 357 224 U1 1 51 260 1 W A 1 1 1 UKRAINIANS 192 1 1 T mtDNA tree of 277 globally selected samples 129 African - 34 West African -16 South African -15 East African - 15 Mbuti Pygmy - 10 Biaka Pygmy - 37 Dominican 43 Asian - 25 S&W Asia - 18 SE&NE Asia 76 European - 39 N-Eur - 37 S&C-Eur 13 Australia/PNG 16 Nat. American Kivisild et al. 2005 Создан ДНК-банк коренных белорусов Общее количество образцов составляет около 900 Охвачены регионы: Центральный (г.п. Мир, г. Слуцк, г. Червень) Восточный или Поднепровье (г. Климовичи, г. Кричев, г. Славгород, г. Чечерск) Западное Полесье (г. Кобрин, г. Лунинец, г. Береза) Восточное Полесье (г.Лельчицы, г. Житковичи, г. Мозырь) Северный или Подвинье г.п. Лужесно, г.п. Ула, Городок Западный или Понеманье г. Новогрудок, г.п. Ивье г. Волковыск Секвенирование ГВСI и последующий ПДРФ-анализ кодирующего региона позволили определить следующие основные гаплогруппы/субгаплогруппы мтДНК современных белорусов: H (H1, H2, H5, H6, H10, H11, H13), HV, HV0, HV0a, V, U, U5, U4, U3, U2, U8, K1, K2, T1, T2, J1,J2, N1, I, W, X, C, M, G, D Распределение частот гаплогрупп мтДНК на внутрипопуляционном уровне Belarusians Lena 2006 1 Total number 292 390A 1 365 189 163 296 243 172 147A 145 240C 86 140 304 1 189 1 J 189 311 2 209 2 311 1 1 148 1 261 1 1 2 145 2 183C 261 1 182C 325 [-11465 Tru1I] +12308 Hinf1 209 4 188+C 1 80 1 129 4 193 1 291 U7 4 224 311 [3197] 270 [7768] 1 HV 46 S -84 304 311 1 H10 189 1 172 213 278 92 3 311 1 1 287 261 8 1 1 1 1 V V 362 292 258 1 189 1 192 1 193+C 93 1 144 201 1 217 234 398 129 145 178 5 1 1 256 145 189 357 1 1 291 224 222 93 2 217 390 2 265 265 2 320 291 1 278 311114A 1 172 294 218 2 1 1 292 U5a 1 1 1 1 319 U4 1 1 1 9 2 304 192 305 111 D G 189 399 153 1 391 319 U D4b 362 1 398 213 256 286A 93 316 265C 1 HV0a 265 H11a 1 1 140 H5 3 311 H4 6 2 1 293 G 1 [14793] 356 352 1 189 C 1 U5b 2 1 1 1 241 -7025 AluI 3 1 294 129 311 189192 298 140 298 1 1 217 10 70 1 67 1 218 -30 221 HV 07 234 153 Bs 2 134 1 h1 398 293 145 2 23 2 6 6 209 I 223 93 354 +4769 Al 1 256 362 uI 14 15904CT 274 1 1 235 223 1 +16478 DdeI 2 278 362 6 265 aI Sc 240 5 1 355 74 114 +4 362 292 179 1 213 126 70 148 93 456T 1 -4577 NlaIII HV0 129 381 1 211 342 H13a1 H6 H 183C 172 319 K1 1 +10394 DdeI 93 92 +4643RsaI 1 1 1 H 189 1 173 1 354 [9698] 1 318T 1 051 4 311 spI 1 H2 343 188 129 93 189 2 299 241 1 357 263 287 288 1 162 239 2 1 H2a1 1 0TA 1447 193+C 1 1 U 188 129C -14766 Tru1I H1 -5003 DdeI 259 362 51 1 [15452] R 234 1 1 288 234 93 362 1 129 189 362 -73 Alw 441 356 1 1 1 80 193+C 189 287 315 1 1 3 1 1 1 H1a 1 182 126 129 1 1 168 192 [12612] 193 278 183C 319 270 -12704 MboII 1 224 209 C 1 327 298 -8581 SatI -4883 BccI [4833] 129 +10397 AluI 93 U8 278 K2 +10397 AluI 2 357 311 +10646 RsaI U2e 1 1 69 [7476] 145 J2 H1b 1 231 1 M M10 192 193 L3 U3 1 [13368] -3007 Bsh1236I 193+C 189 266 183C 93 1 295 278 1 292 W 1 169 292 [10873] 223 T 294 172 325 +14465 Bst11071 N 261 222 245 3 213 145 5 129 265 +10032 AluI 274 257 1 172 311 1 284 192 311 2 -8994 BsuRI -12498NlaIII - 12629 Av aII [11812] 290 260 230 189343 172 1 3 1 1 92 172 176G 187 1 189 J1 1 391 1 390 211 390 86 1 X X 1 3 248 1 295 1 189 186 311 1 I 209 1 187 209 2 319 260 I 217 172 1 1 391 2 355 1 256 1 1 234 10 1 T2 БЕЛОРУСЫ 287 324 N 3 N* 1 T N1 2 T1 U5a1 1 Полный сиквенс митохондриального генома Было установлено, что мотивы гипервариабельного сегмента I мтДНК (совокупность полиморфных сайтов) двух образцов являются уникальными и не имеют аналогов в существующих базах по последовательностям ГВС I мтДНК (образцы принадлежат к гаплогруппам N и N1) Выполнен полный сиквенс мтДНК этих образцов последовательности действительно являются оригинальными, ранее неизвестными (“novel sequences”). Выявление новых последовательностей имеет огромное значение для уточнения филогении гаплогруппы N мтДНК Распределение частот V U гаплогрупп мтДНК на K JT H JT H JT 2nd PC (20.8%) 0,06 0,04 pol lit lat -0,04 gm rus ukr hg slk cz -0,06 -0,15 -0,1 -0,05 1st PC (40.3%) 0 V 0,05 0,1 M H U U N H JT K N U K sp 0,08 bel H V V H U K N 0,10 crt HV JT HV N V U Анализ компонент (Principle Component Analysis) основанный на частоте гаплогрупп мтДНК в некоторых славянских и европейских популяциях 0,02 N V Регионы: центральный, восточный, Западное и восточное Полесье, Западный, Северный -0,02 U N N fin V JT внутрипопуляционном уровне 0,00 HV K H JT Гаплогруппы: V, H, J, T, U, K, I, W, X Маркеры, локализованные в митохондриальной ДНК, используются для диагностических, экологических и филогенетических исследований зоологами Филогения птиц Trichobilharzia regenti Иксодовые клещи – переносчики вируса энцефалита и возбудителя Lyme боррелиоза Гипервариабельный район D-петли – универсальный таксономический маркер Видовая идентификация этого нейропатогена птиц и возбудителя церкариального дерматита у млекопитающих Haemoproteus и Plasmodium – для обнаружения этих возбудителей малярии у птиц применяют ПЦР-диагностику митохондриального гена цитохром b (cob) Генетическая дифференциация большого и малого подорликов на основе анализа D-петли мтДНК Aquila pomarina Подорлик малый Aquila clanga Подорлик большой Митохондриальный геном и история последнего короля викингов Sven Estridsen умер в 1074 г. Похоронен в Roskilde Cathedral с другими датскими королями и королевами. Где похоронена мать короля? Одно из захоронений в том же соборе – под подозрением (Estrid). Выделена и проанализирована мт ДНК из пульпы зубов двух тел Фрагмент 400 п.н. D- петли был клонирован и секвенирован, также был амплифицирован фрагмент с точкой 7028 (H / не Н) Получены отличия по двум точкам: HVR-1, 16093T-->C and 16304T-->C, Так доказали, что захороненная Эстрид не мать короля Свена SVEN H Estrid H5a Surprise, Surprise (U5) #1 04-03-2006, 11:13 PM PDHOTLEN Registered User Join Date: Feb 2006 Location: currently Bellingham, WA Posts: 95 After psyching myself up to have the results of my mtDNA test turn out to be a Native Ameican lineage, my results (U5) say that my maternal ancestors were responsible for the demise of the Neanderthals in Europe. Apparently they were the Cro-Magnons who drew pictures in French caves! The mysterious French line on my mother's side, that no one now living knows anything about, is the source (I am assuming). That was in the fur-trading days in the midwest. It's too bad it is a dead end line, since I can't pass it on, etc. Does anyone out there have a similar mtDNA? До встречи на экзамене !!!
