+7 (953) 870-47-02
Отправить письмо
С 9:00 до 21:00 Без выходных

  • Ваша корзина пуста!

  • Ген SLC24A5

Ген SLC24A5

Ген SLC24A5 (Solute Carrier Family 24 Member 5) -  Кодирует белок, который играет важную роль в пигментации кожи, глаз и волос у человека и других организмов.

Ген SLC24A5 принадлежит к семейству калий-зависимых натрий-кальциевых обменников (NCKX) и участвует в транспорте ионов в меланосомах - специализированных органеллах, где синтезируется меланин.

Локализация:

  • Хромосома 15, позиция 15q21.1, от 48,120,990 до 48,142,672 пар оснований (согласно аннотации Homo sapiens GRCh38.p13).

Роль в организме:

  • Основная функция связана с пигментацией кожи, глаз и волос.
  • Мутации или полиморфизмы в этом гене влияют на уровень меланина, что может приводить к вариациям пигментации или патологиям, таким как окулокутанный альбинизм типа 6 (OCA6).


1. Структура гена и белка

Генная структура:

  • Ген SLC24A5 состоит из 9 экзонов и охватывает примерно 21,682 пар оснований.
  • Экзоны кодируют функциональные домены белка, а интроны содержат регуляторные элементы и полиморфизмы.
  • Основной полиморфизм, связанный с пигментацией, находится в третьем экзоне (SNP rs1426654).

Белок NCKX5:

Молекулярная масса:

  • Около 43 кДа.

Локализация:

  • Транс-Гольджи сеть и мембраны меланосом в меланоцитах.

Структура:

  • Белок имеет 2 больших гидрофильных петли и 2 набора множественных трансмембранных сегментов (11 гидрофобных сегментов), что характерно для семейства NCKX.

Функциональные домены:

  • Содержит гидрофобную сигнальную последовательность на N-конце и центральный цитоплазматический домен, разделяющий два набора трансмембранных сегментов.


2. Функции и биологическая роль

Пигментация:

  • SLC24A5 регулирует морфогенез меланосом, влияя на их размер, плотность и количество, что определяет уровень продукции меланина, который отвечает за цвет кожи, волос и глаз.
  • Ключевая роль гена была впервые обнаружена в исследованиях на рыбах данио (zebrafish), где мутация в ортологе SLC24A5 (ген "golden") приводила к более светлой окраске из-за уменьшения числа и плотности меланосом.

Ионный транспорт:

  • Белок NCKX5 участвует в транспорте ионов (Ca²⁺, K⁺, Na⁺) через мембраны меланосом, что необходимо для нормального функционирования ферментов, участвующих в синтезе меланина (например, тирозиназы).

Эволюционная роль:

  • Полиморфизмы в SLC24A5, особенно SNP rs1426654, связаны с адаптацией к различным уровням ультрафиолетового излучения (UVR).
  • Аллель, связанный со светлой кожей, преобладает в европейских популяциях и считается результатом положительного отбора в условиях низкого UVR.


3. Основные полиморфизмы и их влияние

SNP rs1426654 (A>G, Ala111Thr):

  • Это несинонимичный однонуклеотидный полиморфизм в третьем экзоне, который изменяет аминокислоту в позиции 111 белка NCKX5 с аланина (Ala) на треонин (Thr).

Эффект:

  • Аллель A (Thr111) преобладает в европейских популяциях (98.7-100%) и связан с более светлой кожей.
  • Аллель G (Ala111) является анцестральным и доминирует в африканских и восточноазиатских популяциях (93-100%), коррелируя с более темной кожей.
  • Этот полиморфизм объясняет 25-38% различий в индексе меланина между европейцами и африканцами.

Эволюция:

  • Аллель Thr111, вероятно, возник около 19,000 лет назад и подвергался отбору в европейских популяциях в последние 5,000 лет.
  • Аллель Thr111, практически фиксирован в современных европейцах.
  • Исследования показывают, что этот SNP также влияет на цвет глаз и волос, демонстрируя плейотропные эффекты.

Другие полиморфизмы:

rs2555364 и rs16960620:

  • Эти интронные SNP исследовались как маркеры информативности предков (Ancestry Informative Markers, AIMs) и коррелируют с пигментацией в различных популяциях.

rs2470102:

  • Находится в восьмом интроне и связан с пигментацией в южноазиатских популяциях.


4. Ассоциированные заболевания

Окулокутанный альбинизм типа 6 (OCA6):

  • Мутации в SLC24A5 могут приводить к нарушению функции белка NCKX5, что вызывает гипопигментацию кожи, волос и глаз.

Примеры мутаций:

c.591G>A (Trp197Ter):

  • Нонсенс-мутация, приводящая к преждевременному стоп-кодону.

c.1361_1362insT:

  • Инсерция, вызывающая сдвиг рамки считывания и преждевременный стоп-кодон (Leu454Phefs31Ter).
  • Эти мутации были описаны, например, в исследовании Wei et al. (2013) у китайской пациентки с OCA6.

Другие ассоциации:

  • Вариации в SLC24A5 связаны с нормальными различиями в пигментации, а не только с патологиями.
  • Исследования в Южной Азии показали связь гена с вариациями цвета кожи и глаз.


5. Исследования и связанные материалы

  • Ген SLC24A5 активно изучается в контексте генетики пигментации, эволюционной биологии и криминалистики.

Вот ключевые исследования и их выводы:

1. Lamason et al. (2005):"SLC24A5, a putative cation exchanger, affects pigmentation in zebrafish and humans" (Science, PMID: 16357253).

  • Впервые установлена роль SLC24A5 в пигментации путем позиционного клонирования гена "golden" у данио.
  • Показано, что человеческий SLC24A5 влияет на пигментацию кожи, а SNP rs1426654 является ключевым маркером.
  • Доступ: PubMed, DOI: 10.1126/science.1116238.

2. Basu Mallick et al. (2013): "The light skin allele of SLC24A5 in South Asians and Europeans shares identity by descent" (PLoS Genetics, PMID: 24244186).

  •  Исследование показало, что аллель Thr111 (rs1426654) в Южной Азии и Европе имеет общее происхождение, указывая на древние миграции и адаптацию.
  •  Доступ: Free PMC article, DOI: 10.1371/journal.pgen.1003912.

3. Wei et al. (2013): Описание мутаций SLC24A5, вызывающих OCA6 (OMIM: 609802).

  •  Идентифицированы новые мутации, связанные с окулокутанным альбинизмом типа 6, в китайской популяции.
  • Доступ: OMIM, https://omim.org/entry/609802.

4. Giardina et al. (2008): "Haplotypes in SLC24A5 Gene as Ancestry Informative Markers in Different Populations" (Current Genomics, DOI: 10.2174/138920208784139528).

  • Исследование гаплотипов SLC24A5 (включая rs1426654, rs2555364, rs16960620) в популяциях Африки, Азии и Европы. Подтверждена роль гена как маркера предков.
  • Доступ: Eurekaselect, https://www.eurekaselect.com/66409/article.

5. Simcoe et al. (2021): "Genome-wide association study in almost 195,000 individuals identifies 50 previously unidentified genetic loci for eye color" (Science Advances, PMID: 33692100).

  • Подтверждена связь SLC24A5 с цветом глаз, включая плейотропные эффекты SNP rs1426654.
  • Доступ: Free PMC article, DOI: 10.1126/sciadv.abd1239.

6. Nicoloso et al. (2008): "Identification of polymorphism in the SLC24A5 gene of cattle" (Italian Journal of Animal Science).


6. Применение в науке и практике

Криминалистика:

  • Полиморфизмы SLC24A5 (особенно rs1426654) используются как маркеры информативности предков (AIMs) для определения этнического происхождения в криминалистических исследованиях.

Генетика популяций:

  • Ген изучается для реконструкции миграций и адаптаций человеческих популяций, особенно в контексте эволюции светлой кожи.

Медицина:

  • Исследования мутаций SLC24A5 помогают в диагностике и лечении пигментных расстройств, таких как OCA6.

Биотехнология:

  • Компании, такие как Addgene, Sino Biological и VectorBuilder, предлагают плазмиды, CRISPR-векторы и другие инструменты для изучения SLC24A5 в лабораторных условиях.


7. Ресурсы для дальнейшего изучения

Базы данных:

Инструменты:

  • Addgene: Плазмиды для SLC24A5 (https://www.addgene.org).
  • VectorBuilder: CRISPR и shRNA-векторы для SLC24A5.
  • Taconic Biosciences: Нокаутные мышиные модели Slc24a5.
  • Публикации: Доступ к статьям через PubMed, ResearchGate, или журналы (например, Science, PLoS Genetics).


Заключение

Ген SLC24A5 - играет центральную роль в регуляции пигментации, влияя на синтез меланина через ионный транспорт в меланосомах.

Полиморфизмы гена SLC24A5, особенно rs1426654, объясняют значительную часть вариаций цвета кожи между популяциями и имеют важное эволюционное значение.

Мутации в гене связаны с редкими нарушениями, такими как OCA6.

Исследования SLC24A5 продолжают расширять наше понимание генетики пигментации, адаптации человека и применений в криминалистике и медицине.