Gene polymorphism of mannose-binding lectin-associated serine protease (MASP2) in indigenous populations of the Russian Arctic Territories

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Mannose-binding lectin-associated serine proteases (MASP) are among of the key components in the lectin pathway (LP) of the complement activation. MASP-2 is the most studied agent among specific enzymes activating both mannose-binding lectin (MBL) and ficolins, pattern-recognition proteins involved in the elimination of pathogenic microorganisms through LP complement activation. There are some mutations in MASP2, with the most significant identified as rs72550870 (p.D120G). The homozygous GG rs72550870 is associated with congenital MASP-2 deficiency and characterized by a total lack of serum protease activity, which leads to impaired binding to lectins. This, in turn, results in severe course of infectious diseases with a high risk of adverse outcome. There seem to be some marked populational differences in the genotype and haplotype prevalence in MASP2 gene polymorphisms. To date, no data are available on the genotype distribution for the MASP2 gene in the indigenous populations of the Russian Arctic regions. The aim of the work was to study the prevalence and ethnic specificity in the distribution of allelic variants of MASP2 rs72550870 in the populations of the Taymyr Dolgan-Nenets District of the Krasnoyarsk Territory (Nenets, Dolgans, Nganasans) as well as the city of Krasnoyarsk (Russians). MASP2 genotyping was performed by using real-time PCR. The frequencies of the AG genotype associated with low MASP-2 level was 6.6% for ethnic Russian newborns in the Eastern Siberia. The prevalence of the AG genotype was significantly lower in newborns of the Arctic populations than in the Russians, being 0.3% and 0.9% for the Nenets and the Dolgan-Nganasans, respectively, which is close to the prevalence values identified for Asian and African populations (0%). No homozygous GG rs72550870 associated with congenital MASP-2 deficiency in newborns of the indigenous populations of the Taymyr Dolgan-Nenets region of Krasnoyarsk Territory (Nenets and Dolgan-Nganasans) and ethnic Caucasian subjects of the Krasnoyarsk city was detected. The frequency of the rare allelic variant G rs72550870 in ethnic Russian subjects was 3.3%, being close to the frequencies in the European populations of the world (4.0%), whereas it was 0.5% in the indigenous inhabitants of the Arctic Region. We have suggested that isolated Arctic populations encounter some intracellular infections historically later and, as contrasted with Caucasoid populations, retained a high activity in the lectin pathway of the complement activation established at the early stage of human evolution.

About the authors

Marina V. Smolnikova

Research Institute of Medical Problems of the North, Krasnoyarsk Scientific Center, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: smarinv@ya.ru
ORCID iD: 0000-0001-9984-2029

PhD (Biology), Leading Researcher, Head of the Molecular Genetic Research Group

Russian Federation, Krasnoyarsk

M. A. Malinchik

Research Institute of Medical Problems of the North, Krasnoyarsk Scientific Center, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: seapearl1995@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6350-8616

Junior Researcher

Russian Federation, Krasnoyarsk

S. Y. Tereschenko

Research Institute of Medical Problems of the North, Krasnoyarsk Scientific Center, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: legise@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1605-7859

PhD, MD (Medicine), Head of the Clinical department of somatic and mental health of children

Russian Federation, Krasnoyarsk

References

  1. Романов А., Беляева Т., Красильщикова И. Частота встречаемости полиморфизма+ 230G/A гена MBL у жителей Санкт-Петербурга // Medline.ru. 2006. Т. 7, № 1. С. 372–377. [Romanov A., Belyaeva T., Krasil’shchikova I. Frequency of occurrence of +230G/A polymorphism of the MBL gene in residents of St. Petersburg. Medline.ru, 2006, vol. 7, no. 1, pp. 372–377. (In Russ.)]
  2. Терещенко С.Ю., Каспаров Э.В., Смольникова М.В., Кувшинова Е.В. Дефицит маннозосвязывающего лектина при заболеваниях респираторного тракта // Пульмонология. 2016. Т. 26, № 6. С. 748–752. [Tereshchenko S.Yu., Kasparov E.V., Smolnikova M.V., Kuvshinova E.V. Mannose-binding lectin deficiency in respiratory diseases. Pulmonologiya = Russian Pulmonology, 2016, vol. 26, no. 6, pp. 748–752. (In Russ.)] doi: 10.18093/0869-0189-2016-26-6-748-752
  3. Терещенко С.Ю., Смольникова М.В. Врожденные дисфункции паттерн-распознающих рецепторов в патогенезе инвазивной и рецидивирующей пневмококковой инфекции у детей // Инфекция и иммунитет. 2019. Т. 9, № 2. С. 229–238. [Tereshchenko S.Yu., Smolnikova M.V. Congenitally impaired pattern-recognition receptors in pathogenesis of pediatric invasive and recurrent pneumococcal infection. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2019, vol. 9, no. 2, pp. 229–238. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-2019-2-229-238
  4. Bernig T., Breunis W., Brouwer N., Hutchinson A., Welch R., Roos D., Kuijpers T., Chanock S. An analysis of genetic variation across the MBL2 locus in Dutch Caucasians indicates that 3’ haplotypes could modify circulating levels of mannose-binding lectin. Hum. Genet., 2005, vol. 118, no. 3–4, pp. 404–415. doi: 10.1007/s00439-005-0053-5
  5. Bjarnadottir H., Arnardottir M., Ludviksson B.R. Frequency and distribution of FCN2 and FCN3 functional variants among MBL2 genotypes. Immunogenetics, 2016, vol. 68, no. 5, pp. 315–325. doi: 10.1007/s00251-016-0903-4
  6. Bjarnadottir H., Ludviksson B.R. Inherited deficiency of the initiator molecules of the lectin-complement pathway. Laeknabladid, 2010, vol. 96, pp. 611–617. doi: 10.17992/lbl.2010.10.319
  7. Brodszki N., Frazer-Abel A., Grumach A.S., Kirschfink M., Litzman J., Perez E., Seppänen M.R.J., Sullivan K.E., Jolles S. European Society for Immunodeficiencies (ESID) and European Reference Network on Rare Primary Immunodeficiency, Autoinflammatory and Autoimmune Diseases (ERN RITA) Complement Guideline: deficiencies, diagnosis, and management. J. Clin. Immunol., 2020, vol. 40, no. 4, pp. 576–591. doi: 10.1007/s10875-020-00754-1
  8. Cedzynski M., Nuytinck L., Atkinson A.P., Swierzko A.St., Zeman K., Szemraj J., Szala A., Turner M.L., Kilpatrick D.C. Extremes of L-ficolin concentration in children with recurrent infections are associated with single nucleotide polymorphisms in the FCN2 gene. Clin. Exp. Immunol., 2007, vol. 150, no. 1, pp. 99–104. doi: 10.1111/j.1365-2249.2007.03471.x
  9. Chalmers J.D., Mchugh B.J., Doherty C., Smith M.P., Govan J.R., Kilpatrick D.C., Hill A.T. Mannose-binding lectin deficiency and disease severity in non-cystic fibrosis bronchiectasis: a prospective study. Lancet Respir. Med., 2013, vol. 1, no. 3, pp. 224–232. doi: 10.1016/S2213-2600(13)70001-8
  10. Eisen D.P., Osthoff M. If there is an evolutionary selection pressure for the high frequency of MBL2 polymorphisms, what is it? Clin. Exp. Immunol., 2014, vol. 176, no. 2, pp. 165–171. doi: 10.1111/cei.12241
  11. Garcia-Laorden M.I., Sole-Violan J., Rodriguez de Castro F., Aspa J., Briones M.L., Garcia-Saavedra A., Rajas O., Blanquer J., Caballero-Hidalgo A., Marcos-Ramos J.A., Hernandez-Lopez J., Rodriguez-Gallego C. Mannose-binding lectin and mannose-binding lectin-associated serine protease 2 in susceptibility, severity, and outcome of pneumonia in adults. J. Allergy Clin. Immunol., 2008, vol. 122, no. 2, pp. 368–374. doi: 10.1016/j.jaci.2008.05.037
  12. Garred P., Honore C., Ma Y.J., Munthe-Fog L., Hummelshøj T. MBL2, FCN1, FCN2 and FCN3-The genes behind the initiation of the lectin pathway of complement. Mol. Immunol., 2009, vol. 46, no. 14, pp. 2737–2744. doi: 10.1016/j.molimm.2009.05.005
  13. Hegele R.A., Busch C.P., Young T.K., Connelly P.W., Cao H. Mannose-binding lectin gene variation and cardiovascular disease in Canadian Inuit. Clin. Chem., 1999, vol. 45, no. 8, pt 1, pp. 1283–1285.
  14. Hummelshoj T., Munthe-Fog L., Madsen H.O., Fujita T., Matsushita M., Garred P. Polymorphisms in the FCN2 gene determine serum variation and function of Ficolin-2. Hum. Mol. Genet., 2005, vol. 14, pp. 1651–1658. doi: 10.1093/hmg/ddi173
  15. Ip W.K.E., Chan K.H., Law H.K.W., Tso G.H.W., Kong E.K.P., Wong W.H.S., To Y.F., Yung R.W.H., Chow E.Y., Au K.L., Chan E.Y.T., Lim W., Jensenius J.C., Turner M.W., Peiris J.S.M., Lau Y.L. Mannose-binding lectin in severe acute respiratory syndrome coronavirus infection. J. Infect. Dis., 2005, vol. 191, no. 10, pp. 1697–1704. doi: 10.1086/429631
  16. Madsen H.O., Satz M.L., Hogh B., Garred P. Different molecular events result in low protein levels of mannan-binding lectin in populations from southeast Africa and South America. J. Immunol., 1998, vol. 161, no. 6, pp. 3169–3175.
  17. Matricardi P.M., Negro R.W.D., Nisin R. The first, holistic immunological model of COVID-19: Implications for prevention, diagnosis, and public health measures. Pediatr. Allergy Immunol., 2020, vol. 31, no. 5, pp. 454–470. doi: 10.1111/pai.13271
  18. Mishra A., Antony J.S., Sundaravadivel P., Tong H.V., Meyer C.G., Jalli R.D., Velavan T.P., Thangaraj K. Association of ficolin-2 serum levels and FCN2 genetic variants with Indian visceral leishmaniasis. PLoS One, 2015, vol. 10, no. 5: e0125940. doi: 10.1371/journal.pone.0125940
  19. Munthe-Fog L., Hummelshoj T., Hansen B.E., Koch C., Madsen H.O., Skjodt K., Garred P. The impact of FCN2 polymorphisms and haplotypes on the ficolin-2 serum levels. Scand. J. Immunol., 2007, vol. 65, no. 4, pp. 383–392. doi: 10.1111/j.1365-3083.2007.01915.x
  20. Notarangelo L., Casanova J.-L., Fischer A., Puck J., Rosen F., Seger R., Geha R. Primary immunodeficiency diseases: an update. J. Allergy Clin. Immunol., 2004, vol. 114, no. 3, pp. 677–687. doi: 10.1016/j.jaci.2004.06.044
  21. Smolnikova M.V., Freidin M.B., Tereshchenko S.Y. The prevalence of the variants of the L-ficolin gene (FCN2) in the arctic populations of East Siberia. Immunogenetics, 2017, vol. 69, no. 6, pp. 409–413. doi: 10.1007/s00251-017-0984-8
  22. Stengaard-Pedersen K., Thiel S., Gadjeva M., Møller-Kristensen M., Sørensen R., Jensen L.T., Sjøholm A.G., Fugger L., Jensenius J.C. Inherited deficiency of mannan-binding lectin-associated serine protease 2. N. Engl. J. Med., 2003, vol. 349, no. 6, pp. 554–560. doi: 10.1056/NEJMoa022836
  23. Tereshchenko S.Y., Smolnikova M.V., Freidin M.B. Mannose-binding lectin gene polymorphisms in the East Siberia and Russian Arctic populations. Immunogenetics, 2020, vol. 72, no. 6–7, pp. 347–354. doi: 10.1007/s00251-020-01175-5
  24. Thiel S., Kolev M., Degn S., Steffensen R., Hansen A.G., Ruseva M., Jensenius J.C. Polymorphisms in mannan-binding lectin (MBL)-associated serine protease 2 affect stability, binding to MBL, and enzymatic activity. J. Immunol., 2009, vol. 182, pp. 2939–2947. doi: 10.4049/jimmunol.0802053
  25. Thiel S., Steffensen R., Christensen I.J., Ip W.K., Lau Y.L., Reason I.J.M., Eiberg H., Gadjeva M., Ruseva M., Jensenius J.C. Deficiency of mannan-binding lectin associated serine protease-2 due to missense polymorphisms. Genes Immun., 2007, vol. 8, pp. 154–163. doi: 10.1038/sj.gene.6364373
  26. Troldborg A., Hansen A., Hansen S.W., Jensenius J.C., Stengaard-Pedersen K., Thiel S. Lectin complement pathway proteins in healthy individuals. Clin. Exp. Immunol., 2017, vol. 188, no. 1, pp. 138–147. doi: 10.1111/cei.12909

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2022 Smolnikova M.V., Malinchik M.A., Tereschenko S.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».