Разработка методики идентификации полиморфизма rs6265 в гене нейротрофического фактора мозга человека

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведен анализ и обобщение данных литературных источников, характеризующих структурную организацию, регуляцию экспрессии и функциональную активность нейротрофического фактора мозга человека, который является одним из наиболее распространенных регуляторов биологических процессов в нервной системе. Отмечены результаты многочисленных исследований, демонстрирующих ассоциацию гена нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) с патофизиологией аффективных расстройств, подтвержден его вклад в развитие нейропластичности. Представлены результаты разработки дизайна пары праймеров и адаптации реакции амплификации региона BDNF длиной 433 пар нуклеотидов, содержащего полиморфный локус rs6265. Провели отбор эндонуклеазы рестрикции. Последовательность праймеров, их локализация и соотношение с сайтом рестрикции обеспечили разделение альтернативных аллелей, необходимое для успешной идентификации данного маркера. Использование предлагаемой техники позволило однозначно идентифицировать генотип в 38 исследуемых пробах цельной крови и выявить редкие аллельные варианты. Также во всех пробах установлена частота полиморфных вариантов rs6265 гена BDNF. Отмечено увеличение доли генотипов G/A и A/A полиморфизма rs6265 гена BDNF в группе обследованных, систематически подвергавшихся воздействию экстремальных факторов. Выявление людей с редко встречающимся генотипом А/А полиморфного локуса rs6265 гена BDNF имеет большое значение для системы мониторинга процессов долговременной потенциации, ведущих к развитию нейропсихической патологии. Доказана возможность реализации данного способа генотипирования в типовой лаборатории, использующей полимеразную цепную реакцию. Предложенный вариант полимеразной цепной реакции с последующим анализом полиморфизма длин фрагментов рестрикции можно использовать как быструю, недорогую и надежную систему идентификации однонуклеотидных генетических полиморфизмов.

Об авторах

Геннадий Геннадьевич Кутелев

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ

Автор, ответственный за переписку.
Email: gena08@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6489-9938
SPIN-код: 5139-8511

кандидат медицинских наук

Россия, Санкт-Петербург

Александр Борисович Криворучко

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ

Email: krab25@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2035-4888
SPIN-код: 1324-0239

кандидат медицинских наук

Россия, Санкт-Петербург

Александра Евгеньевна Трандина

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ

Email: sasha-trandina@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-1875-1059
SPIN-код: 6089-3495
Россия, Санкт-Петербург

Наталия Евгеньевна Морозова

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: natusmorozovna@gmail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3001-2593
SPIN-код: 4716-8586
Scopus Author ID: 56454006100
ResearcherId: A-7955-2014

кандидат биологических наук

Россия, Санкт-Петербург

Дмитрий Викторович Черкашин

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ

Email: cherkashin_dmitr@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1363-6860
SPIN-код: 2781-9507

доктор медицинских наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Андрей Михайлович Иванов

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ

Email: iamvma@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8899-7524
SPIN-код: 6971-1744
Scopus Author ID: 55867182100

доктор медицинских наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Дмитрий Валерьевич Овчинников

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ

Email: dv.ovchinnikov-vma@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8408-5301
SPIN-код: 5437-3457
Scopus Author ID: 36185599800

кандидат медицинских наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Руслан Иванович Глушаков

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ

Email: glushakovruslan@gmail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0161-5977
SPIN-код: 6860-8990
Scopus Author ID: 55263592100

кандидат медицинских наук

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Lledo P., Alonso M., Grubb M. Adult neurogenesis and functional plasticity in neuronal circuits // Nat Rev Neurosci. 2006. Vol. 7, No. 3. P. 179–193. doi: 10.1038/nrn1867
  2. Shors T., Miesegaes G., Beylin A., et al. Neurogenesis in the adult is involved in the formation of trace memories // Nature. 2001. Vol. 410, No. 6826. P. 372–376. doi: 10.1038/35066584
  3. Deng W., Saxe M., Gallina I., Gage F. Adult-born hippocampal dentate granule cells undergoing maturation modulate learning and memory in the brain // J Neurosci. 2009. Vol. 29, No. 43. P. 13532–13542. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3362-09.2009
  4. Snyder J., Hong N., McDonald R., Wojtowicz J. A role for adult neurogenesis in spatial long-term memory // Neuroscience. 2005. Vol. 130, No. 4. P. 843–852. doi: 10.1016/j.neuroscience.2004.10.009
  5. Yamada K., Nabeshima T. Brain-derived neurotrophic factor/TrkB signaling in memory processes // J Pharmacol Sci. 2003. Vol. 91, No. 4. P. 267–270. doi: 10.1254/jphs.91.267
  6. Mizui T., Ishikawa Y., Kumanogoh H., et al. BDNF pro-peptide actions facilitate hippocampal LTD and are altered by the common BDNF polymorphism Val66Met // Proc Natl Acad Sci USA. 2015. Vol. 112, No. 23. P. 3067–3074. doi: 10.1073/pnas.1422336112
  7. Harrisberger F., Smieskova R., Schmidt A., et al. BDNF Val66Met polymorphism and hippocampal volume in neuropsychiatric disorders: A systematic review and meta-analysis // Neurosci Biobehav Rev. 2015. Vol. 55. P. 107–118. doi: 10.1016/j.neubiorev.2015.04.017
  8. Thompson R., Weickert C., Wyatt E., Webster M. Decreased BDNF, trkB-TK+ and GAD67 mRNA expression in the hippocampus of individuals with schizophrenia and mood disorders // J Psychiatry Neurosci. 2011. Vol. 36, No. 3. P. 195–203. doi: 10.1503/jpn.100048
  9. Gonul A., Akdeniz F., Taneli F., et al. Effect of treatment on serum brain-derived neurotrophic factor levels in depressed patients // Eur Arch Psychiatry Clin. Neurosci. 2005. Vol. 255, No. 6. P. 381–386. doi: 10.1007/s00406-005-0578-6
  10. Boulle F., van den Hove D., Jakob S., et al. Epigenetic regulation of the BDNF gene: implications for psychiatric disorders // Mol Psychiatry. 2012. Vol. 17, No. 6. P. 584–596. doi: 10.1038/mp.2011.107
  11. Wang M., Xie Y., Qin D. Proteolytic cleavage of proBDNF to mBDNF in neuropsychiatric and neurodegenerative diseases // Brain Res Bull. 2021. Vol. 166. P. 172–184. doi: 10.1016/j.brainresbull.2020.11.005
  12. Li J.Y., Liu J., Manaph N.P.A., et al. ProBDNF inhibits proliferation, migration and differentiation of mouse neural stem cells // Brain Res. 2017. Vol. 1668. P. 46–55. doi: 10.1016/j.brainres.2017.05.013
  13. Karpova N. Role of BDNF epigenetics in activity-dependent neuronal plasticity // Neuropharmacology. 2014. Vol. 76. P. 709–718. doi: 10.1016/j.neuropharm.2013.04.002
  14. Ernfors P., Kucera J., Lee K.F., et al. Studies on the physiological role of brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 in knockout mice // Int J Dev Biol. 1995. Vol. 39, No. 5. P. 799–807.
  15. Ernfors P., Kucera J., Lee K., et al. Studies on the physiological role of brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 in knockout mice // Int J Dev Biol. 1995. Vol. 39, No. 5. P. 799–807.
  16. Sanwald S., Montag C., Kiefer M. Depressive emotionality moderates the influence of the BDNF Val66Met polymorphism on executive functions and on unconscious semantic priming // J Mol Neurosci. 2020. Vol. 70, No. 5. P. 699–712. doi: 10.1007/s12031-020-01479-x
  17. Zhao Y., Zhu R., Xiao T., Liu X. Genetic variants in migraine: a field synopsis and systematic re-analysis of meta-analyses // J Headache Pain. 2020. Vol. 21, No. 1. P. 13. doi: 10.1186/s10194-020-01087-5
  18. Middeldorp C.M., Slof-Op’t Landt M.C., Medland S.E., et al. Anxiety and depression in children and adults: influence of serotonergic and neurotrophic genes? // Genes Brain Behav. 2010. Vol. 9, No. 7. P. 808–816. doi: 10.1111/j.1601-183X.2010.00619
  19. Petryshen T., Sabeti P., Aldinger K., et al. Population genetic study of the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) gene // Mol Psychiatry. 2010. Vol. 15, No. 8. P. 810–815. doi: 10.1038/mp.2009.24
  20. Linnér R., Biroli P., Kong E., et al. Genome-wide association analyses of risk tolerance and risky behaviors in over 1 million individuals identify hundreds of loci and shared genetic influences // Nature Genetics. 2019. Vol. 51, No. 2. P. 245–257. doi: 10.1038/s41588-018-0309-3
  21. Egan M., Kojima M., Callicott J., et al. The BDNF val66met polymorphism affects activity-dependent secretion of BDNF and human memory and hippocampal function // Cell. 2003. Vol. 112, No. 2. P. 257–269. doi: 10.1016/s0092-8674(03)00035-7
  22. Kennedy K., Reese E., Horn M., et al. BDNF val66met polymorphism affects aging of multiple types of memory // Brain Res. 2015. Vol. 1612. P. 104–117. doi: 10.1016/j.brainres.2014.09.044
  23. Notaras M., van den Buuse M. Neurobiology of BDNF in fear memory, sensitivity to stress, and stress-related disorders // Mol Psychiatry. 2020. Vol. 25, No. 10. P. 2251–2274. doi: 10.1038/s41380-019-0639-2
  24. Carver C., Johnson S., Joormann J., et al. Childhood adversity interacts separately with 5-HTTLPR and BDNF to predict lifetime depression diagnosis // J Affect Disord. 2011. Vol. 132, No. 1–2. P. 89–93. doi: 10.1016/j.jad.2011.02.001
  25. Chen J., Li X., McGue M. Interacting effect of BDNF Val66Met polymorphism and stressful life events on adolescent depression // Genes Brain Behav. 2012. Vol. 11, No. 8. P. 958–965. doi: 10.1111/j.1601-183X.2012.00843.x
  26. Gyekis J., Yu W., Dong S., et al. No association of genetic variants in BDNF with major depression: A meta- and gene-based analysis // Am J Med Genet B Neuropsychiatric Genet. 2013. Vol. 162, No. 1. P. 61–70. doi: 10.1002/ajmg.b.32122
  27. Sheikh H., Hayden E., Kryski K., et al. Genotyping the BDNF rs6265 (val66met) polymorphism by one-step amplified refractory mutation system PCR // Psychiatric Genetics. 2010. Vol. 20, No. 3. P. 109–112. doi: 10.1097/YPG.0b013e32833a2038
  28. Iqbal M., Yaqoob T., Ali S., Khan A. A functional polymorphism (rs6265, G > A) of brain-derived neurotrophic factor gene and breast cancer: An association study // Breast Cancer: Basic Clin Res. 2019. Vol. 13. P. 1178223419844977. DOI: 1178223419844977

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематичное изображение структурной организации гена BDNF

Скачать (92KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Локализация полиморфного участка G > A и сайта рестрикции в целевом фрагменте гена BDNF

Скачать (499KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема детекции полиморфного варианта rs6265, основанная на анализе различий длины рестрикционных фрагментов

Скачать (142KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результат определения генотипа G/G путем разделения фрагментов рестрикции в 1,5% агарозном геле

Скачать (156KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Частота выявления полиморфных вариантов rs6265 гена BDNF у исследуемых групп

Скачать (168KB)
Метаданные

© Кутелев Г.Г., Криворучко А.Б., Трандина А.Е., Морозова Н.Е., Черкашин Д.В., Иванов А.М., Овчинников Д.В., Глушаков Р.И., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах