Генетична структура на българската популация по Y-хромозомата и митохондриалната ДНК
thumbnail.default.placeholder
Дата
2016-05-17
Автори
Карачанак-Янкова/Karachanak-Yankova, Сена/Sena
Заглавие на списанието
ISSN на списанието
Заглавие на тома
Издател
Резюме
ЦЕЛ И ЗАДАЧИ
Цел
Да се определи хаплогрупният състав на съвременните българи по мтДНК и Y-хромозомата на макро- и микро-географско ниво.
Задачи
1. Създаване на представителна извадка от ДНК проби за цялата страна;
2. Установяване на честотата на мтДНК хаплогрупите (Хг) в българската популация;
3. Определяне на разпределението на мтДНК хаплогрупите в страната;
4. Анализиране на родствените връзки по майчина линия на българите с други популации;
5. Установяване на честотата на Y-хромозомните хаплогрупи в българската популация;
6. Определяне на разпределението на Y-хромозомните хаплогрупи в страната;
7. Анализ на родствените връзки по бащина линия на българите с други популации;
8. Проследяване на времето и мястото на възникване на микросателитната изменчивост на чести Y-хромозомни хаплогрупи;
9. Сравнение на българите с други европейски популации на цялостно геномно ниво въз основа на данни за единични нуклеотидни полиморфизми (SNPs);
10. Интерпретация на генетичната структура на съвременните българи от историческа гледна точка. ***** MАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ ***
1. Участници в проучването:
Благодарение на съдействието на началника на Военномедицинска академия (ВМА) – проф. Стоян Тонев, събирането на участници за проучването е проведено в Центъра по трансфузионна хематология към ВМА, ръководен от д-р Румен Попов. Сред кърводарителите са подбрани неродствени лица от български произход. След запознаване с изследването и кратко интервю от участниците е взето информирано съгласие.
Изследването на мтДНК генофонда на съвременните българи е проведено върху извадка от 855 мъже. Анализът на Y-хромозомното разнообразие на българите е извършен върху 808 лица, които са част от участниците в мтДНК изследването. Въз основа на предоставената информация, участниците в проучването са класифицирани към една от областите на страната. При мтДНК анализа класифицирането е въз основа на месторождението на майката, което беше прецизно съобщено от 814 от участниците; а при Y-хромозомата - според месторождението на бащата, уточнено за 739 от участниците.
Освен за мтДНК и Y-хромозомния анализ са подбрани и 47 неродствени лица от двата пола, които са включени в европейско популационно-генетично проучване с цялостен геномен анализ на над 270 000 единични нуклеотидни полиморфизми (SNPs). ***
2. Биологичен материал:
От всеки участник са взети 10 ml кръв във вакутейнери с антикоагулант K3EDTA (калиева сол на EDTA) при спазване на стандартните процедури за стерилност. Кръвта е съхранявана на +4ºС до транспортирането в молекулярно-генетичната лаборатория в Катедрата по Медицинска генетика, Медицински университет-София, където изолирането на високомолекулна ДНК е извършвано не по-късно от 24 часа след вземането на кръвта.
Изолирането на ДНК от кръвните проби е извършено чрез фенол-хлороформна екстракция, последвана от етанолна преципитация. ........ *****
SUMMARY
The most powerful tools for tracing matrilineal and patrilineal population ancestry are the studies of mitochondrial DNA (mtDNA) and Y-chromosome diversity, respectively. The previous mtDNA and Y-chromosome studies of Bulgarians were partial, outdated and insufficient to characterize their genetic composition and origin. In order to fill this gap in the European population genetics, we have performed a large and comprehensive study of the genetic structure of the Bulgarian population from mtDNA and Y-chromosome perspective and we have also contributed to the determination of the position of Bulgarians in the genetic map of Europe based on whole genome diversity.
The analysis of the Bulgarian mtDNA pool was performed on a sample comprising 855 males, whose parents are born in different provinces of the country. The Y-chromosome diversity was evaluated on 808 individuals, which are part of the particicpants in the mtDNA analysis. The whole genome analysis of more than 270 000 autosomal single nucleotide polymorphisms (SNPs) was performed on a different sample comprising 47 Bulgarian males and females.
The mtDNA genotyping was performed by sequencing of ~750 bp of the control region, followed by restriction fragment analysis of markers in the coding region to confirm mtDNA haplogroup (Hg) or subhaplogroup affiliation. In the Y-chromosome survey, we have analyzed 75 biallelic markers in hierarchical order (1 marker was analyzed by amplicon size detection, 4 by sequencing, 38 by restriction fragment analysis and 32 markers by denaturing high performance liquid chromatography). Part of the samples belonging to informative haplogroups were analyzed for 17 Y-STR markers.
The obtained results show that the Bulgarian mitochondrial pool is composed almost completely by haplogroups typical of West Eurasian populations. The presence of East Asian (M, C, D and Z) and African (L0, L3 and M1) mtDNA haplogroups is negligible (1.3%).
The Bulgarian mitochondrial diversity is homogenuous across the country. In the Principal Component Analysis (PCA) Bulgarians locate in an intermediate position between Eastern European and Mediterranean populations. The Mediterranean legacy could be attributed to the Thracians, whereas the Eastern contribution in likely due to the proto-Bulgarians and the Slavs.
The Bulgarian Y-chromosome composition is primarily represented by Western Eurasian haplogroups. Genetic contributions from Central Asia (Hg C-M217), Northern Eurasia (Hg N-M231) and South-West Asia (Hg Q-M242 derivatives, L-M61 and R-M124) were detected at almost negligible frequencies (1.5%).
The Bulgarian Y-chromosome composition is rather homogenous across the country and it shows that the Balkan Mountains probably did not act as a strong barrier to gene flow. The analysis of Y-STR variation within haplogroups provided the following interesting results: Hg R-L23* in Eastern Bulgaria dates from the post-last glacial period; Hg E-V13 is present in Bulgaria since the Mesolithic, from where it expanded after the arrival of farming; and Hg J-M241 probably reflects the Neolithic westward expansion of farmers from the earliest sites along the Black Sea.
In the PCA analysis of Y-chromosome haplogroup frequencies Bulgarians group with European populations, apart form Altaic populations and the populations residing in the north of the Pamir region. The position of Bulgarians among other European populations is further confirmed in the PCA analysis based on whole genome SNP data.
The haplogroup profile of Bulgarians and their position among other populations in the PCA analyses suggest that a common ancestry between the proto-Bulgarians (which according to the most recent historical studies made a substabtial contribution to the modern Bulgarian people) and the Altaic and Central Asian Turkic-speaking populations either did not exist or was negligible.
In the present study the genetic structure of Bulgarians from mtDNA and Y-chromosome perspective is comprehensively described for the first time. The obtained results, which represent a substantial basis for comparison with other populations, are analyzed on a macro- and micro-geographic levels. Taking into considerations the most recent historical studies, which indicate a substantial proto-Bulgarian input to the contemporary Bulgarian people, the observed patterns reinforce the hypothesis that a common genetic ancestry between the proto-Bulgarians and the Altaic and Central Asian Turkic-speaking populations either did not exist or was negligible.
Описание
Дисертационен труд за присъждане на образователна и научна степен "Доктор" /CD/ / Сена Карачанак-Янкова . - София, 2013 . - 190 с. + Автореферат /CD/; Област на висше образование: 4. „Природни науки, математика и информатика”
Професионално направление: 4.3. „Биологически науки”;
Докторска програма: „Генетика”;
НАУЧЕН РЪКОВОДИТЕЛ: ПРОФ. Д-Р ДРАГА ТОНЧЕВА, ДБН; София, 2013.; ******* Публична защита 10 септември 2013 г. Председател:
Проф. д-р Драга Иванова Тончева, дбн - становище.
Членове:
Чл.-кор. проф. Иван Георгиев Иванов, дбн – рецензент;
Проф. Спаска Димитрова Петкова, дбн – рецензент;
Проф. Севдалин Георгиев Ангелов, дбн – становище;
Доц. Елена Георгиева Тодоровска, дб - становище.