Locus YCAII polimorfizm w populacji polskiej

^* Z Katedry i Zakładu Medycyny Sšdowej AM w Gdańsku

Kierownik: dr hab. Z. Szczerkowska – profesor AM

^** Z Instytutu Ekspertyz Sšdowych w Krakowie

 Dyrektor: A. Głazek

Praca przedstawia badanie polimorfizmu locus YCAII w próbce populacyjnej 189 mężczyzn z obszaru Polski. W analizowanej próbce populacyjnej stwierdzono 6 z 11 stwierdzonych do tej pory alleli (www.ystr.org). Najczęstszym allelem był allel, 19, który wystšpił w badanej populacji z częstościš 0,4343. Obliczony współczynnik różnorodności dla locus YCAII wynosi 0,62, co daje średniš moc dyskryminacyjnš z dotychczas badanych loci w populacji polskiej. Stwierdzono bardzo znamienne statystycznie różnice (p<0,0000) w rozkładzie alleli pomiędzy populacja polskš a populacjš włoskš, niemieckš, litewskš, łotewskš i estońskš oraz brak znamiennych różnic w rozkładzie alleli pomiędzy populacjš polskš a słoweńskš (p=0,40).

This paper describes the polymorphism of a YCAII locus in a Polish population sample of 189 males. In an analyzed population sample 6 of 11 alleles identified to date were found (www.ystr.org). The most frequent allele was 19 with a frequency of 0,4343. The calculated gene diversity value for YCAII locus is 0,62 and posses a rather moderate discrimination power for loci analyzed in our population to date. Comparison of homogeneity distribution of YCAII alleles between different populations was analyzed. Very significant statistical differences (p<0.0000) were observed between our population and Italian, German, Lithuanian, Latvian and Estonian populations. No statistical differences were observed between the Polish and Slovenian population sample (p=0,40).

Słowa kluczowe: Locus YCAII, genetyka populacyjna, populacja polska

Key words: YCA locus, population genetics, Polish population

Wstęp

Locus YCAIIa/b należy do jednego z pierwszych opisanych polimorficznych loci z chromosomu Y człowieka (3). Locus ten położony na długim ramieniu chromosomu Y (bank genów AC015978) charakteryzuje się dwunukleotydowš jednostkš powtarzalnš (CA)_n, oraz należy do szeregu już opisanych loci występujšcych w postaci wielu kopii (DYS385, DYS464) na chromosomie Y. Dwie zduplikowane sekwencje ułożone sš naprzeciwko siebie w odległości ok. 880 kpz. Locus ten został włšczony do tzw. rozszerzonego zakresu loci dostępnych w internetowej bazie danych (http://ystr.charite.de) składajšcej się z DYS 19, DYS 392, DYS 390, DYS 393, DYS 385I/II, DYS 391, DYS 389I i DYS 389II oraz YCAII.

Niniejsza praca opisuje badanie częstości alleli locus YCAII do tej pory nie publikowane dla naszej populacji.

Materiały i metody

Badaniom poddano próbki materiału biologicznego (krew i wymazy z jamy ustnej) pochodzšce od 189 niespokrewnionych mężczyzn z obszaru Polski Północnej. Izolację DNA i pomiar jego stężenia przeprowadzano metodami uprzednio opisanymi (5).

Amplifikację locus YCAII prowadzono stosujšc warunki amplifikacji podane przez Kaysera i wsp. (1). Produkty amplifikacji rozdzielano metodš elektroforezy kapilarnej stosujšc automatyczny sekwenator ABI310.

W celu prawidłowego nazwania badanych alleli badanego locus, sekwencjonowaniu poddano wybrane allele różnišce się pomiędzy sobš wielkościami fragmentów. Sekwencjonowanie prowadzono stosujšc zestaw BigDye Terminator Cycle Sequencing Kit v. 3.1 (Applied Biosystems). W niniejszej pracy zastosowano nazewnictwo alleli przyjęte przez Schmidt i wsp (8). Współczynnik zróżnicowania dla genów (D) obliczano wg Nei (4). Homogenność rozkładu alleli badano stosujšc program G. Carmodiego.

Wyniki i dyskusja

Locus YCAII ze względu na dwunukleotydowš jednostkę powtarzalnš (CA) charakteryzuje się obecnościš alleli o stosunkowo niskiej długości (134–160pz dla alleli od 11–24) predysponujšcš do badania DNA silnie zdegradowanego. Jednocześnie fakt powstawania licznych artefaktów tworzonych przez polimerazę DNA w postaci frakcji typu "stutter” wyklucza go z badań mieszanych profili DNA, a tym samym do analizy śladów biologicznych. Rycina 1 pokazuje profil DNA w zakresie locus YCAII z licznymi artefaktami w postaci frakcji stutter. Sš to zarówno frakcje stutter dla głównego allelu jak i stuttery dla pierwotnej frakcji stutter, co tworzy obraz wysoce skomplikowany. Przeprowadzone obserwacje podczas badania alleli locus YCAII wykazały, iż wielkości pierwotnych frakcji stutter dochodziły wielkościš nawet do 50% pola głównego allelu.

Rozkład częstości alleli locus YCAII zaobserwowany w próbce populacyjnej 189 mężczyzn z obszaru Polski przedstawia tabela I. W badaniach populacyjnych stwierdzono, 6 z 11 do tej pory zidentyfikowanych alleli (www.ystr.org), wśród których najczęściej występował allel 19 (f = 0,4343). Allel ten należy też do najczęściej obserwowanych w populacji niemieckiej, włoskiej, słoweńskiej, litewskiej, łotewskiej i estońskiej (9, 7, 10, 2). W analizowanej próbce populacyjnej dla obszaru Polski stwierdzono 15 różnych genotypów, z których najczęstszym był 19–23 występujšcy z częstościš aż 58.82%. Genotyp ten dominuje we wszystkich porównywanych populacjach za wyjštkiem populacji estońskiej, w której najczęstszym genotypem jest 18–20 (33,83%) (2).

Ryc. 1. Artefakty powstajšce podczas powielania locus YCAII. Strzałki wskazujš

miejsca pojawiania się pierwotnych jak i wtórnych frakcji typu stutter.

Podświetlono szczyty fluorescencji dla głównych alleli 19 i 23 locus YCAII.

Fig. 1. Artifacts arising during the reproduction of locus YCAII. The arrows show

the areas of primary and secondary stutter type fraction. Peak

fluorescence for the main allels 19 and 23 locus YCAII is highlighted.

Tabela I. Rozkład alleli locus YCAII w próbce populacyjnej z obszaru Polski

(N=189).

Table I. Distribution of YCAII alleles in a Polish population sample (N=189).

Współczynnik różnorodności D obliczony dla polskiej próbki populacyjnej 189 mężczyzn wynosi 0.62 i należy do średnich wśród loci typu Y–STR zbadanych dotychczas w naszej populacji. Porównanie współczynnika D z innymi populacjami europejskimi wskazuje, iż posiada on najniższš wartość w porównaniu do 6 innych populacji europejskich, z których najwyższy charakteryzuje populację Estonii (D=0.78).

Tabela II. Porównanie rozkładu alleli locus YCAII pomiędzy czterema

populacjami europejskimi.

Table II. Comparison of YCAII locus alleles distribution between four European

population samples.

Legenda: * – Homogenność rozkładu alleli pomiędzy populacjš polskš a innymi populacjami z Europy obliczana za pomocš programu G. Carmodi’ego;

Legend: Homogeneity alleles distribution between polish and other European populations calculated with Carmody program. ^# – Współczynnik różnorodności (gene diversity).

Porównanie homogenności rozkładu genotypów locus YCAII pomiędzy próbkš populacyjnš z Polski a innymi dotychczas opublikowanymi dla Europy danymi wykazało bardzo znamienne różnice w ich rozkładzie dla wszystkich porównywanych par za wyjštkiem populacji Słowenii (tab. II). Obserwacje te potwierdzajš znamienne statystycznie różnice w homogenności rozkładu obserwowane dla innych loci typu Y–STR pomiędzy populacjš polskš a innymi populacjami Europy Zachodniej (6).

Piśmiennictwo

1. Kayser M, Caglia A, Corach D, Fretwell N, Gehrig C, Graziosi G, Heidorn F, Herrmann S, Herzog B, Hidding M, Honda K, Jobling M, Krawczak M, Leim K, Meuser S, Meyer E, Oesterreich W, Pandya A, Parson W, Penacino G, Perez-Lezaun A, Piccinini A, Prinz M, Schmitt C, Roewer L, et al.: Evaluation of Y-chromosomal STRs: a multicenter study. Int. J. Legal Med. 1997,110(3),125–33, 141–9. – 2. Lessig R, Edelmann J.: Population data of Y-chromosomal STRs in Lithuanian, Latvian and Estonian males. Forensic Sci. Int. 2001, 20(3),223–5. – 3. Mathias N, Bayes M, Tyler-Smith C.: Highly informative compound haplotypes for the human Y chromosome. Hum. Mol. Genet. 1994, 3(1),115–23. 4. – Nei M.: Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1973, 70, 3321–3323. –5. Pawłowski R., Branicki W., Kupiec T.: Y-chromosomal polymorphic loci DYS19, DYS390, DYS393 in a population sample from nothern Poland. Electrophoresis 1999, 20, 1702–1706. – 6. Płoski R. M. Wozniak, R. Pawłowski, D.M. Monies, W. Branicki, T. Kupiec, A. Kloosterman, T. Dobosz, E Bosch, M. Nowak, R. Lessig, M. A. Jobling, L. Roewer, M. Kayser: Homogeneity and distinctiveness of Polish paternal lineages revealed by Y chromosome microsatellite haplotype analysis. Hum. Genet. 2002, 110, 592–600. –7. Ricci U, Sani I, Giovannucci Uzielli ML.: Y-chromosomal STR haplotype in Toscany (central Italy). Forensic Sci. Int. 2001, 120(3), 210–212. – 8. Schmidt U, Lutz S, Roewer L.: A nomenclature for YCA II which is compatible with the ISFG guidelines for Y–STR analysis. Progress in forensic genetics 2003, 9, 481–485. – 9. Schmidt U, Meier N, Lutz S: Y-chromosomal STR haplotypes in a population sample from southwest Germany (Freiburg area). Int. J. Legal Med. 2003,117(4), 211–217. –10. Sterlinko H, Pajnic IZ, Balazic J, Komel R.: Human Y-specific STR haplotypes in a Slovenian population sample. Forensic Sci. Int. 2001, 120(3), 226–228.

Adres pierwszego autora:

Katedra i Zakład Medycyny Sšdowej AM

ul. Dębowa 23

80–210 Gdańsk.

Anita Dettlaff-Kąkol^*, Ryszard Pawłowski^{*, **}

Locus YCAII polimorfizm w populacji polskiej

^* Z Katedry i Zakładu Medycyny Sądowej AM w Gdańsku

Kierownik: dr hab. Z. Szczerkowska – profesor AM

^** Z Instytutu Ekspertyz Sądowych w Krakowie

 Dyrektor: A. Głazek

Praca przedstawia badanie polimorfizmu locus YCAII w próbce populacyjnej 189 mężczyzn z obszaru Polski. W analizowanej próbce populacyjnej stwierdzono 6 z 11 stwierdzonych do tej pory alleli (www.ystr.org). Najczęstszym allelem był allel, 19, który wystąpił w badanej populacji z częstością 0,4343. Obliczony współczynnik różnorodności dla locus YCAII wynosi 0,62, co daje średnią moc dyskryminacyjną z dotychczas badanych loci w populacji polskiej. Stwierdzono bardzo znamienne statystycznie różnice (p<0,0000) w rozkładzie alleli pomiędzy populacja polską a populacją włoską, niemiecką, litewską, łotewską i estońską oraz brak znamiennych różnic w rozkładzie alleli pomiędzy populacją polską a słoweńską (p=0,40).

This paper describes the polymorphism of a YCAII locus in a Polish population sample of 189 males. In an analyzed population sample 6 of 11 alleles identified to date were found (www.ystr.org). The most frequent allele was 19 with a frequency of 0,4343. The calculated gene diversity value for YCAII locus is 0,62 and posses a rather moderate discrimination power for loci analyzed in our population to date. Comparison of homogeneity distribution of YCAII alleles between different populations was analyzed. Very significant statistical differences (p<0.0000) were observed between our population and Italian, German, Lithuanian, Latvian and Estonian populations. No statistical differences were observed between the Polish and Slovenian population sample (p=0,40).

Słowa kluczowe: Locus YCAII, genetyka populacyjna, populacja polska

Key words: YCA locus, population genetics, Polish population

Wstęp

Locus YCAIIa/b należy do jednego z pierwszych opisanych polimorficznych loci z chromosomu Y człowieka (3). Locus ten położony na długim ramieniu chromosomu Y (bank genów AC015978) charakteryzuje się dwunukleotydową jednostką powtarzalną (CA)_n, oraz należy do szeregu już opisanych loci występujących w postaci wielu kopii (DYS385, DYS464) na chromosomie Y. Dwie zduplikowane sekwencje ułożone są naprzeciwko siebie w odległości ok. 880 kpz. Locus ten został włączony do tzw. rozszerzonego zakresu loci dostępnych w internetowej bazie danych (http://ystr.charite.de) składającej się z DYS 19, DYS 392, DYS 390, DYS 393, DYS 385I/II, DYS 391, DYS 389I i DYS 389II oraz YCAII.

Niniejsza praca opisuje badanie częstości alleli locus YCAII do tej pory nie publikowane dla naszej populacji.

Materiały i metody

Badaniom poddano próbki materiału biologicznego (krew i wymazy z jamy ustnej) pochodzące od 189 niespokrewnionych mężczyzn z obszaru Polski Północnej. Izolację DNA i pomiar jego stężenia przeprowadzano metodami uprzednio opisanymi (5).

Amplifikację locus YCAII prowadzono stosując warunki amplifikacji podane przez Kaysera i wsp. (1). Produkty amplifikacji rozdzielano metodą elektroforezy kapilarnej stosując automatyczny sekwenator ABI310.

W celu prawidłowego nazwania badanych alleli badanego locus, sekwencjonowaniu poddano wybrane allele różniące się pomiędzy sobą wielkościami fragmentów. Sekwencjonowanie prowadzono stosując zestaw BigDye Terminator Cycle Sequencing Kit v. 3.1 (Applied Biosystems). W niniejszej pracy zastosowano nazewnictwo alleli przyjęte przez Schmidt i wsp (8). Współczynnik zróżnicowania dla genów (D) obliczano wg Nei (4). Homogenność rozkładu alleli badano stosując program G. Carmodiego.

Wyniki i dyskusja

Locus YCAII ze względu na dwunukleotydową jednostkę powtarzalną (CA) charakteryzuje się obecnością alleli o stosunkowo niskiej długości (134–160pz dla alleli od 11–24) predysponującą do badania DNA silnie zdegradowanego. Jednocześnie fakt powstawania licznych artefaktów tworzonych przez polimerazę DNA w postaci frakcji typu "stutter” wyklucza go z badań mieszanych profili DNA, a tym samym do analizy śladów biologicznych. Rycina 1 pokazuje profil DNA w zakresie locus YCAII z licznymi artefaktami w postaci frakcji stutter. Są to zarówno frakcje stutter dla głównego allelu jak i stuttery dla pierwotnej frakcji stutter, co tworzy obraz wysoce skomplikowany. Przeprowadzone obserwacje podczas badania alleli locus YCAII wykazały, iż wielkości pierwotnych frakcji stutter dochodziły wielkością nawet do 50% pola głównego allelu.

Rozkład częstości alleli locus YCAII zaobserwowany w próbce populacyjnej 189 mężczyzn z obszaru Polski przedstawia tabela I. W badaniach populacyjnych stwierdzono, 6 z 11 do tej pory zidentyfikowanych alleli (www.ystr.org), wśród których najczęściej występował allel 19 (f = 0,4343). Allel ten należy też do najczęściej obserwowanych w populacji niemieckiej, włoskiej, słoweńskiej, litewskiej, łotewskiej i estońskiej (9, 7, 10, 2). W analizowanej próbce populacyjnej dla obszaru Polski stwierdzono 15 różnych genotypów, z których najczęstszym był 19–23 występujący z częstością aż 58.82%. Genotyp ten dominuje we wszystkich porównywanych populacjach za wyjątkiem populacji estońskiej, w której najczęstszym genotypem jest 18–20 (33,83%) (2).

Ryc. 1. Artefakty powstające podczas powielania locus YCAII. Strzałki wskazują

miejsca pojawiania się pierwotnych jak i wtórnych frakcji typu stutter.

Podświetlono szczyty fluorescencji dla głównych alleli 19 i 23 locus YCAII.

Fig. 1. Artifacts arising during the reproduction of locus YCAII. The arrows show

the areas of primary and secondary stutter type fraction. Peak

fluorescence for the main allels 19 and 23 locus YCAII is highlighted.

Tabela I. Rozkład alleli locus YCAII w próbce populacyjnej z obszaru Polski

(N=189).

Table I. Distribution of YCAII alleles in a Polish population sample (N=189).

Współczynnik różnorodności D obliczony dla polskiej próbki populacyjnej 189 mężczyzn wynosi 0.62 i należy do średnich wśród loci typu Y–STR zbadanych dotychczas w naszej populacji. Porównanie współczynnika D z innymi populacjami europejskimi wskazuje, iż posiada on najniższą wartość w porównaniu do 6 innych populacji europejskich, z których najwyższy charakteryzuje populację Estonii (D=0.78).

Tabela II. Porównanie rozkładu alleli locus YCAII pomiędzy czterema

populacjami europejskimi.

Table II. Comparison of YCAII locus alleles distribution between four European

population samples.

Legenda: * – Homogenność rozkładu alleli pomiędzy populacją polską a innymi populacjami z Europy obliczana za pomocą programu G. Carmodi’ego;

Legend: Homogeneity alleles distribution between polish and other European populations calculated with Carmody program. ^# – Współczynnik różnorodności (gene diversity).

Porównanie homogenności rozkładu genotypów locus YCAII pomiędzy próbką populacyjną z Polski a innymi dotychczas opublikowanymi dla Europy danymi wykazało bardzo znamienne różnice w ich rozkładzie dla wszystkich porównywanych par za wyjątkiem populacji Słowenii (tab. II). Obserwacje te potwierdzają znamienne statystycznie różnice w homogenności rozkładu obserwowane dla innych loci typu Y–STR pomiędzy populacją polską a innymi populacjami Europy Zachodniej (6).

Piśmiennictwo

1. Kayser M, Caglia A, Corach D, Fretwell N, Gehrig C, Graziosi G, Heidorn F, Herrmann S, Herzog B, Hidding M, Honda K, Jobling M, Krawczak M, Leim K, Meuser S, Meyer E, Oesterreich W, Pandya A, Parson W, Penacino G, Perez-Lezaun A, Piccinini A, Prinz M, Schmitt C, Roewer L, et al.: Evaluation of Y-chromosomal STRs: a multicenter study. Int. J. Legal Med. 1997,110(3),125–33, 141–9. – 2. Lessig R, Edelmann J.: Population data of Y-chromosomal STRs in Lithuanian, Latvian and Estonian males. Forensic Sci. Int. 2001, 20(3),223–5. – 3. Mathias N, Bayes M, Tyler-Smith C.: Highly informative compound haplotypes for the human Y chromosome. Hum. Mol. Genet. 1994, 3(1),115–23. 4. – Nei M.: Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1973, 70, 3321–3323. –5. Pawłowski R., Branicki W., Kupiec T.: Y-chromosomal polymorphic loci DYS19, DYS390, DYS393 in a population sample from nothern Poland. Electrophoresis 1999, 20, 1702–1706. – 6. Płoski R. M. Wozniak, R. Pawłowski, D.M. Monies, W. Branicki, T. Kupiec, A. Kloosterman, T. Dobosz, E Bosch, M. Nowak, R. Lessig, M. A. Jobling, L. Roewer, M. Kayser: Homogeneity and distinctiveness of Polish paternal lineages revealed by Y chromosome microsatellite haplotype analysis. Hum. Genet. 2002, 110, 592–600. –7. Ricci U, Sani I, Giovannucci Uzielli ML.: Y-chromosomal STR haplotype in Toscany (central Italy). Forensic Sci. Int. 2001, 120(3), 210–212. – 8. Schmidt U, Lutz S, Roewer L.: A nomenclature for YCA II which is compatible with the ISFG guidelines for Y–STR analysis. Progress in forensic genetics 2003, 9, 481–485. – 9. Schmidt U, Meier N, Lutz S: Y-chromosomal STR haplotypes in a population sample from southwest Germany (Freiburg area). Int. J. Legal Med. 2003,117(4), 211–217. –10. Sterlinko H, Pajnic IZ, Balazic J, Komel R.: Human Y-specific STR haplotypes in a Slovenian population sample. Forensic Sci. Int. 2001, 120(3), 226–228.

Adres pierwszego autora:

Katedra i Zakład Medycyny Sądowej AM

ul. Dębowa 23

80–210 Gdańsk.