Variabilit del gene CHIT nel Mediterraneo Piras I

Variabilità del gene CHIT nel Mediterraneo Piras I. , Melis A. , Ghiani M. E. , Calò C. M. , Vona G. Dipartimento di Biologia Sperimentale – Università degli Studi di Cagliari INTRODUZIONE La chitotriosidasi umana è un enzima con la capacità di idrolizzare la chitina, un polisaccaride azotato complesso costituente la parete cellulare dei funghi, l’esoscheletro degli artropodi e il rivestimento di altri invertebrati, conferendo resistenza meccanica e protezione nei confronti degli agenti chimici. Il gene che codifica per la chitotriosidasi umana è localizzato nel cromosoma 1 q 31 -32, è costituito da 12 esoni e si estende per 20 kb (Boot et al. , 1998). Una duplicazione di 24 bp (allele H) nell’esone 10 del gene determina la delezione degli amminoacidi 344 -372, causando una perdita totale della funzionalità dell’enzima. L’enzima è totalmente inattivo nella condizione di omozigosi per la mutazione (Boot et al. , 1998; Canudas et al. , 2001). Un recente studio riguardante la distribuzione della duplicazione di 24 bp nelle popolazioni europee (Malaguarnera et al. , 2003) suggerisce una correlazione tra la presenza della mutazione, il miglioramento delle condizioni ambientali e la scomparsa delle malattie parassitarie, inclusa la malaria da P. falciparum. Inoltre, la presenza di tali patologie e le condizioni economico-sociali avrebbero impedito la diffusione dell’allele H nelle popolazioni subsahariane. Tale risultato non è però in accordo con quello ottenuto da Chien et al. (2005) in un campione proveniente dall’isola di Taiwan, caratterizzata da un’elevata endemicità malarica sino a 40 anni fa (Lin et al. , 1991). Gli autori hanno ottenuto una frequenza dell’allele H pari al 58%, la più elevata riscontrata sinora in tutte le popolazioni esaminate. Con questo lavoro, in primo luogo abbiamo voluto indagare la relazione esistente tra la malaria da P. falciparum e l’allele H della Chitotriosidasi, studiandone la distribuzione in un campione di individui provenienti da differenti zone altimetriche della Sardegna. In secondo luogo, abbiamo studiato la distribuzione della mutazione in alcune popolazioni del Mediterraneo confrontando i dati con quelli presenti in letteratura per valutare la presenza di patterns di distribuzione geografica e individuare il possibile centro di origine della mutazione. MATERIALI E METODI Sono stati tipizzati complessivamente 991 individui, provenienti dall’Italia Continentale (N=99), Sardegna (N = 335), Spagna (N = 103), Paesi Baschi (N = 31), Francia Continentale (N = 129), Corsica (N = 194), Turchia (N = 49) e Marocco (N = 47). I Campioni provenienti dalla Sardegna sono stati suddivisi, in base al comune di provenienza, in tre zone altimetriche: 0 -200 m; 201 – 400 m e > 400 m. L’estrazione del DNA è stata effettuata da sangue intero con il metodo del fenolo–cloroformio, e i campioni sono stati genotipizzati secondo il protocollo decritto da Hise et al. (2003). I dati sono stati elaborati utilizzando i programmi GENEPOP 3. 4 (Raymond and Rousset, 1995), SAAP 4. 3 (Wartenberg, 1989) e PYPOP 0. 6. 0 (Lancaster et al. 2003). RISULTATI Frequenze alleliche dell’allele H in varie popolazioni dell’Europa, dell’Asia e dell’Africa: si osserva l’assenza della mutazione nel continente africano e le frequenze più elevate nel continente asiatico. * : dati in presenti in letteratura Frequenze alleliche in Sardegna: l’allele selvatico possiede una maggiore frequenza nelle zone altimetriche più elevate. L’allele H mostra un andamento opposto. La differenza è significativa tra le zone 0 -200 e > 400 (P <0, 0001) Autocorrelazione spaziale: il correlogramma, elaborato utilizzando i dati di questo lavoro e quelli reperibili in letteratura, è caratterizzato da valori di poco superiori allo 0 nelle classi di distanza meno elevate, mentre assume valori negativi e significativi nelle ultime due classi. BIBLIOGRAFIA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Boot RG et al. (1998). J Biol Chem 273: 25680 -25685. Canudas J et al. (2001). Metabolism 50: 447 -450. Malaguarnera L et al. (2003). Genes & Immun 4: 570 -574. Chien YH et al. (2005). Clin Chim Acta 353: 215. Lin SY et al. (1991). J Formos Med Assoc 90: 308 -311. Hise AG et al. (2003). Genes & Immun 4: 524 -527. Raymond M, e Rousset F (1995). J Hered 86: 248 -249. Lancaster et al. (2003) Altman RB et al. (eds), Singapore, 514525. 9. Rodrigues MR et al. (2004). Blood Cells Mol Dis 33: 362 -364. 10. Choi EH et al. (2001). Genes Immun 2: 248 -253. 11. Wartenberg, D (1989). Rutgers University, Piscataway, N. J. P 49 ispiras@unica. it Sez Scienze Antropologiche Università di Cagliari Frequenze genotipiche in Sardegna: è possibile osservare un incremento della frequenza degli omozogoti per l’allele selvatico wt/wt all’aumentare dell’altimetria. Il trend opposto è seguito dagli eterozigoti (wt/H) e dagli omozigoti per la duplicazione (H/H). La differenza è significativa tra le zone 0 -200 e > 400 (P < 0, 0001) 201 -400 m s. l. m. 26, 8% 4, 2% wt/wt wt/H H/H 69, 0% Test di Neutralità Selettiva (Ewens – Watterson) I valori di P, tutti non significativi, escludono l’azione della selezione naturale sul gene CHIT Frequenze dell’allele H nei portatori della mutazione b 039: non risultano valori significativi dal confronto con i soggetti non portatori Sardegn a Corsica Sani Portatori b 039 17, 5 13, 1 13, 9 16, 7 Test di Ewens - Watterson Popolazioni P Sardegna (0 - 200 m) 0, 186 Sardegna (201 - 400 m) 0, 283 Sardegna (> 400 m) 0, 332 Sardegna 0, 243 Corsica 0, 288 Italia 0, 250 Francia 0, 182 Marocco 0, 616 Turchia 0, 530 Baschi 0, 494 Spagna 0, 210 DISCUSSIONE I risultati ottenuti hanno condotto a due principali conclusioni. In primo luogo la distribuzione dell’allele H in Sardegna ha mostrato un trend contrario a quello atteso in base alle conclusioni di Malaguarnera et al. (2003) che suggeriscono una correlazione positiva tra la frequenza dell’allele selvatico wt e la presenza delle malattie infettive e parassitarie, compresa la malaria. In Sardegna, dai nostri dati, si può osservare che la frequenza dell’allele selvatico aumenta con l’altimetria, mostrando la maggiore presenza in montagna dove l’endemicità malarica era meno intensa o assente. Inoltre i dati relativi alle popolazioni dei vari continenti non mostrano alcun pattern di distribuzione geografica, né alcuna correlazione con la latitudine e la longitudine, né un effetto selettivo della malaria come evidenziato dal test di Ewens-Watterson. L’analisi della mutazione in due campioni di portatori della mutazione b 039 provenienti dalla Sardegna e dalla Corsica, non ha evidenziato differenze significative rispetto ai soggetti sani sia per quanto riguarda le frequenze genotipiche per quelle alleliche. In secondo luogo, il confronto dei nostri dati con quelli presenti in letteratura mostra le frequenze più elevate dell’allele H nelle regioni asiatiche e la sua assenza nelle regioni africane, con un pattern di distribuzione che sembra essere del tutto casuale. Due possibili scenari sono ipotizzabili. Nel primo, l’allele H (assente nei Primati antropomorfi) avrebbe avuto un’unica origine in Asia dopo la migrazione di Homo sapiens dall’Africa, e si sarebbe diffuso successivamente in Europa. La seconda ipotesi prevede che la mutazione si sarebbe originata in Africa e diffusa successivamente in Asia ed in Europa aumentando la sua frequenza per effetto della deriva genica che avrebbe però determinato la sua scomparsa dal