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 1q31-32, è costituito da 12 esoni e si estende per 20kb (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 24bp 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
0-200 m s.l.m.
6,3%
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
88,6%
82,4%
90,0
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)
75,4%
80,0
70,0
60,0
50,0
H
40,0
wt
24,6%
30,0
17,6%
11,4%
20,0
10,0
0,0
0-200
201-400
> 400
Classi di distanza
988
1777
2848
3638
6454
10035
0,2
0,1
I Moran
0,0
-0,1
-0,2
-0,3
P = 0,038
-0,4
-0,5
BIBLIOGRAFIA
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Hise AG et al. (2003). Genes & Immun 4: 524-527.
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Choi EH et al. (2001). Genes Immun 2: 248-253.
Wartenberg, D (1989). Rutgers University, Piscataway, N.J.
P49
[email protected]
Sez Scienze Antropologiche
Università di Cagliari
16583
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.
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)
36,7%
w t/w t
w t/H
H/H
57,0%
201-400 m s.l.m.
26,8%
4,2%
wt/wt
wt/H
H/H
69,0%
> 400 m s. l. m.
21,3%
0,7%
w t/w t
w t/H
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
b039: non risultano valori
significativi dal confronto con
i soggetti non portatori
Sardegna
Corsica
Sani
17,5
13,1
Portatori b039
13,9
16,7
H/H
77,9%
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 b039 provenienti dalla Sardegna e dalla Corsica, non ha evidenziato differenze significative rispetto
ai soggetti sani sia per quanto riguarda le frequenze genotipiche che 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 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 continente africano.