Amelogenina

Amelogenina – termin określający grupę, ściśle spokrewnionych, białek zaangażowanych w amelogenezę, czyli rozwój szkliwa zębów. Są one typem białek macierzy pozakomórkowej, które (wraz z ameloblastyną, enameliną i tufteliną) bezpośrednio mineralizują szkliwo do wysoko zorganizowanej macierzy zbudowanej z pryzmatów, szkliwa międzypryzmatycznego i białka. Chociaż dokładna rola amelogenin w regulacji procesu mineralizacji szkliwa jest nieznana, wiadomym jest, że obecne są ich znaczne ilości podczas amelogenezy. Rozwijające się ludzkie szkliwo zawiera 30% białka, z czego 90% stanowią amelogeniny^[1].

Funkcje

Uważa się, że amelogeniny są zaangażowane w stworzenie organizacji pryzmatów szkliwa w czasie jego rozwoju. Ostatnie badania wskazują, że białka te regulują inicjację i wzrost kryształów hydroksyapatytów w czasie mineralizacji szkliwa. Dodatkowo amelogeniny pomagają rozwijać cement poprzez kierowanie cementoblastów do powierzchni korzenia zęba.

Warianty

Gen amelogeniny jest jednym z najlepiej przebadanych genów u ludzi. Posiada on po jednej kopii zlokalizowanej na chromosomie X i chromosomie Y – odpowiednio Xp22.1-Xp22.3 i Yp 11.2^[2]. Lokalizacja genu amelogeniny na chromosomach płci ma wpływ na zmienność genu zarówno pomiędzy chromosomem X (AMELX) i chromosomem Y (AMELY) oraz pomiędzy allelami AMELY wśród różnych populacji. Dochodzi do tego, ponieważ gen AMELY znajduje się w nierekombinacyjnym regionie chromosomu Y, co skutecznie izoluje go od naturalnej zmienności genetycznej. Inne źródła zmienności amelogeniny wynikają z różnych izoform białka AMELX otrzymanych po alternatywnym składaniu (splicingu) transkryptów mRNA. Szczególne role tych izoform nie zostały jeszcze poznane. Amelogenina jest dobrze konserwowana wśród ssaków łożyskowych i ma homologów w stekowców, gadów i płazów.

Zastosowanie w identyfikacji płci

Różnice w wariantach genu amelogeniny (odpowiednio AMELX i AMELY) pomiędzy chromosomem X a chromosomem Y pozwalają na użycie genu do identyfikacji płci w nieznanych próbkach ludzkich. Intron 1 genu AMELX wykazuje delecję 6 pz w stosunku do intronu 1 genu AMELY. Delecja ta może być wykryta przy użyciu łańcuchowej reakcji polimerazy intronu 1 i następnie elektroforezy żelowej otrzymanego produktu reakcji. Dwa prążki DNA jeden o długości 106 pz, drugi 112 pz wskazuje na dwa warianty genu AMELX i AMELY (próbka pochodzi od mężczyzny), natomiast jeden prążek o długości 106 pz wskazuje na obecność wyłącznie wariantu genu AMELX (próbka pochodzi od kobiety)^[3].

Jednakże, ze względu na zmienność osobniczą oraz populacyjną genu AMELY, ta metoda identyfikacji płci nie wykazuje 100% dokładności. Mutacje w obrębie regionu intronu 1 genu AMELY, zazwyczaj używanego jako miejsce przyłączania primera mogą uniemożliwić amplifikację łańcuchowej reakcji polimerazy. Delecja 6 pz w intronie 1 genu AMELY powoduje, że amplikon ma identyczną długość jak amplikon genu AMELX. U niektórych mężczyzn gen AMELY może ulec całkowitej delecji. W obydwu przypadkach w wyniku elektroforezy żelowej otrzymamy jeden prążek, co będzie skutkować nieprawidłową identyfikacją materiału jako próbki pochodzącej od kobiety^[3]. Odsetek błędów w identyfikacji płci różni się w zależności od populacji, ale ogólnie jest on niewielki. Jedno z hiszpańskich badań potwierdziło płeć 1224 osób znanej płci przy pomocy testu genu amelogeniny, z dokładnością 99,84% (1222/1224)^[4]. W innych badaniach w Indiach, mimo odnalezienia pięciu mężczyzn z delecją w genie AMELY wśród 270 badanych mężczyzn (1,85%), wyodrębniono tę grupę i osoby do niej należące nazwano „mężczyznami z delecją amelogeniny” (ang. deleted-amelogenin males). W dyskusji autorzy badań sugerują, że test określający płeć za pomocy genu amelogeniny zazwyczaj jest testem wystarczającym, zaś inne markery chromosomu Y (SRY, STR, 50f2) mogą być używane do identyfikacji płci w bardziej niejednoznacznych przypadkach^[5].

Znaczenie kliniczne

Mutacje w genie AMELX mogą powodować amelogenesis imperfecta, czyli zaburzeń rozwoju szkliwa zębów^[6].

Przypisy

↑ Budowa zęba, Uniwersytecka Klinika Stomatologiczna, Kraków [dostęp 2014-06-02] [zarchiwizowane 2015-07-14] .
↑ Y.Y. Nakahori Y.Y., O.O. Takenaka O.O., Y.Y. Nakagome Y.Y., A human X-Y homologous region encodes "amelogenin", „Genomics.”, 9 (2), 1991, s. 264–269, DOI: 10.1016/0888-7543(91)90251-9, PMID: 2004775 [dostęp 2008-07-07] .
↑ ^a ^b V.K.V.K. Kashyap V.K.V.K. i inni, Deletions in the Y-derived amelogenin gene fragment in the Indian population, „BMC Med Genet.”, 7, 2006, s. 37, DOI: 10.1186/1471-2350-7-37, PMID: 16603093, PMCID: PMC1458324 [dostęp 2008-07-07] .
↑ F.F. Francès F.F. i inni, Amelogenin test: From forensics to quality control in clinical and biochemical genomics., „Clinica Chimica Acta”, 386 (1–2), 2007, s. 53–6, DOI: 10.1016/j.cca.2007.07.020, PMID: 17716640 [dostęp 2008-07-07] .
↑ K.K. Thangaraj K.K., A.G.A.G. Reddy A.G.A.G., L.L. Singh L.L., Is the amelogenin gene reliable for gender identification in forensic casework and prenatal diagnosis?, „Int J Legal Med”, 116 (2), 2002, s. 121–123, DOI: 10.1007/s00414-001-0262-y, PMID: 12056520 [dostęp 2008-07-07] .
↑ J.T.J.T. Wright J.T.J.T., The molecular etiologies and associated phenotypes of amelogenesis imperfecta, „American Journal of Medical Genetics. Part a”, 140 (23), 2006, s. 2547–55, DOI: 10.1002/ajmg.a.31358, PMID: 16838342, PMCID: PMC1847600 .

[1] Budowa zęba, Uniwersytecka Klinika Stomatologiczna, Kraków [dostęp 2014-06-02] [zarchiwizowane 2015-07-14] .

[pmid2004775-2] Y.Y. Nakahori Y.Y., O.O. Takenaka O.O., Y.Y. Nakagome Y.Y., A human X-Y homologous region encodes "amelogenin", „Genomics.”, 9 (2), 1991, s. 264–269, DOI: 10.1016/0888-7543(91)90251-9, PMID: 2004775 [dostęp 2008-07-07] .

[pmid16603093-3] V.K.V.K. Kashyap V.K.V.K. i inni, Deletions in the Y-derived amelogenin gene fragment in the Indian population, „BMC Med Genet.”, 7, 2006, s. 37, DOI: 10.1186/1471-2350-7-37, PMID: 16603093, PMCID: PMC1458324 [dostęp 2008-07-07] .

[pmid17716640-4] F.F. Francès F.F. i inni, Amelogenin test: From forensics to quality control in clinical and biochemical genomics., „Clinica Chimica Acta”, 386 (1–2), 2007, s. 53–6, DOI: 10.1016/j.cca.2007.07.020, PMID: 17716640 [dostęp 2008-07-07] .

[pmid12056520-5] K.K. Thangaraj K.K., A.G.A.G. Reddy A.G.A.G., L.L. Singh L.L., Is the amelogenin gene reliable for gender identification in forensic casework and prenatal diagnosis?, „Int J Legal Med”, 116 (2), 2002, s. 121–123, DOI: 10.1007/s00414-001-0262-y, PMID: 12056520 [dostęp 2008-07-07] .

[pmid16838342-6] J.T.J.T. Wright J.T.J.T., The molecular etiologies and associated phenotypes of amelogenesis imperfecta, „American Journal of Medical Genetics. Part a”, 140 (23), 2006, s. 2547–55, DOI: 10.1002/ajmg.a.31358, PMID: 16838342, PMCID: PMC1847600 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]