Ko-evoluční aspekty genetické diverzity: mléčná produkce a laktázová persistence

Abstract

Laktázovou persistencí (LP) nazýváme geneticky podmíněnou schopnost trávit laktózu (mléčný cukr) v dospělosti. Laktóza je štěpena enzymem tenkého střeva - laktázou, jehož produkce u savců po odstavení ustává. V případě LP je laktáza produkována po celý život, čímž je umožněno bez obtíží přijímat větší množství čerstvého mléka. LP je doložena jen u některých lidských populací. Celosvětově je její rozšíření nerovnoměrné, nejčastější je v severní Evropě a u pastevců aridních oblastí Afriky a Arábie. LP souvisí se vznikem zemědělství před 10 000 lety a počátky mléčné produkce. V určitých populacích nacházíme signál silné pozitivní selekce pro LP, zřejmě podmíněnou různými faktory v závislosti na různých životních podmínkách. LP způsobují jednobodové polymorfismy nacházející se zhruba 14 kb upstream od laktázového genu. Dnes je známo pět různých pro-LP variant, které vznikly a rozšířily se zcela nezávisle. Jedním z možných center vzniku LP je Arabský poloostrov, kde se poprvé objevila a rozšířila pro-LP varianta -13915*G. V této práci bylo studováno rozšíření pro-LP mutací u populací jižní Arábie a afrických Arabů. U všech analyzovaných souborů byl potvrzen výskyt -13915*G. V jižní Arábii pak u většiny souborů ve frekvenci vyšší než 50 %. U afrických Arabů patřících k pastevcům velbloudů byl zaznamenán...

Lactase persistence (LP) is genetically determined ability to digest lactose (milk sugar) in adulthood. Lactose is digested by the intestinal enzyme - lactase. In mammals, production of lactase declines after the weaning period. In case of the LP, the lactase is produced during whole life and thus it is possible to drink larger amounts of fresh milk without digestive problems. However, LP is documented only in some human populations. Its worldwide distribution is unequal, the highest rates are found in northern Europe and in pastoralists living in arid regions of Africa and Arabia. The origin of this trait is related to the emergence of agriculture 10,000 years ago, and the beginnings of milk production. In some populations, there is a strong signal of positive selection for the LP caused by various factors depending on various living conditions. The LP is associated with single nucleotide polymorphisms (SNPs) located approximately 14 kb upstream from lactase gene. Nowadays we know five different SNPs which cause the LP and they have probably different origin and have expanded independently. One of the possible centres of the LP origin is the Arabian Peninsula, where the LP variant -13,915*G probably first appeared and spread. In this thesis, occurrences of different LP mutations were investigated...