GENE POLYMORPHISM OF MANNOSE-BINDING LECTIN-ASSOCIATED SERINE PROTEASE (MASP2) IN INDIGENOUS POPULATIONS OF THE RUSSIAN ARCTIC TERRITORIES

• Published in: Russian Journal of Infection and Immunity
• Main Authors: M. Smolnikova V., M. Malinchik A., S. Tereschenko Yu., М. Смольникова В., М. Малинчик, С. Терещенко
• Other Authors: Работа выполнена при финансовой поддержке Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности (грант № 2020090306591).
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Publishing house of Saint Petersburg Pasteur Institute 2022
• Subjects: MASP-2; polymorphism; newborns; Russia; Arctic populations; lectin pathway; полиморфизм; новорожденные; Россия; Арктические популяции. MASP-2; polymorphism; newborns; Russia; Arctic populations.; Arctic; Dolgan-Nenets; nenets; Nganasan*; Taimyr; Ненец*; Ненцы; Siberia
• Online Access: https://www.iimmun.ru/iimm/article/view/1712; https://doi.org/10.15789/2220-7619-GPO-1712

Abstract. Mannose-binding lectin-associated serine proteases (MASP) are one of the key components in the lectin pathway (LP) of the complement activation. MASP-2 is the most studied agent among specific enzymes activating both mannose-binding lectin (MBL) and ficolins, pattern-recognition proteins involved in the elimination of pathogenic microorganisms through the LP complement activation. There are some mutations in the MASP2, with the most significant identified as rs72550870 (p.D120G). The homozygous GG rs72550870 is associated with congenital MASP-2 deficiency and characterized by a total lack of serum protease activity, which leads to impaired binding to lectins. This, in turn, results in severe course of infectious diseases with a high risk of adverse outcome. There seem to be some marked populational differences in the genotype and haplotype prevalence in MASP2 gene polymorphisms. To date, no data are available on the genotype distribution for the MASP2 gene in the indigenous populations of the Russian Arctic regions.The aim of the work was to study the prevalence and ethnic specificity in the distribution of allelic variants of MASP2 rs72550870 in the populations of the Taimyr-Dolgan-Nenets District of the Krasnoyarsk Territory (Nenets, Dolgans, Nganasans) as well as the city of Krasnoyarsk (Russians). MASP2 genotyping was performed by using real-time PCR. The frequencies of the AG genotype associated with low MASP-2 level was 6.6% for ethnic Russian newborns in the Eastern Siberia. The prevalence of the AG genotype was significantly lower in newborns of the Arctic populations than in the Russians, being 0.3% and 0.9% for the Nenets and the Dolgan-Nganasans, respectively, which is close to the prevalence values identified for Asian and African populations (0%). No homozygous GG rs72550870 associated with congenital MASP-2 deficiency in newborns of the indigenous populations of the Taimyr Dolgan-Nenets region of Krasnoyarsk Territory (Nenets and Dolgan-Nganasans) and ethnic Caucasian subjects of Krasnoyarsk city was detected. The frequency of the rare allelic variant G rs72550870 in ethnic Russian subjects was 3.3%, being close to the frequencies in the European populations of the world (4.0%), whereas it was 0.5% in the indigenous inhabitants of the Arctic region.We have suggested that isolated Arctic populations encounter some intracellular infections historically later and, as contrasted with Caucasoid populations, retained a high activity in the lectin pathway of the complement activation established at the early stage of human evolution. Абстракт. Маннозо-связывающие лектин-ассоциированные сериновые протеазы (MASP) являются одними из ключевых участников лектинового пути (lectin pathway, LP) активации комплемента. Протеза 2 типа – MASP-2 наиболее изучена среди специфических ферментов, способных активировать как маннозсвязывающий лектин (mannose-binding lectin, MBL), так и фиколины – паттерн-распознающие острофазовые белки, активно участвующие в элиминации широкого круга патогенных микроорганизмов посредством активации LP системы комплемента. Полиморфный ген MASP2 имеет ряд мутаций, наиболее значимой является rs72550870 (p.D120G), в гомозиготном состоянии (GG) она ассоциирована с врожденным дефицитом MASP-2 и характеризуется полным отсутствием сывороточной активности протеазы, что приводит к нарушению связывания с MBL и с фиколинами, что в свою очередь ведет к тяжелому течению инфекционных заболеваний с высоким риском неблагоприятного исхода. Частота генотипов и гаплотипов полиморфизмов в гене MASP2 имеют значительные популяционные различия. К настоящему времени данные относительно распределения генотипов гена MASP2 в коренных популяциях российских Арктических регионов отсутствуют.Целью исследования явилось изучение частоты и этнической специфики распределения аллельных вариантов полиморфизма гена MASP2 rs72550870 в популяциях Таймырско-Долгано-Ненецкого округа Красноярского края (ненцы, долганы, нганасаны) и г. Красноярска (русские). Выделение ДНК из сухих пятен крови проводилось при помощи стандартного набора с сорбентом. Генотипирование MASP2 осуществлено при помощи метода ПЦР в режиме реального времени с использованием специфических олигонуклеотидных праймеров и флуоресцентно-меченых зондов. В настоящем исследовании нами впервые получены данные о частотах генотипов MASP2 rs72550870 среди коренных народностей российских Арктических территорий. Частота встречаемости генотипа AG, ассоциированного с низкой концентрацией MASP-2, составила 6,6% для русских новорожденных Восточной Сибири. У новорожденных Арктических популяций частота генотипа AG была статистически значимо ниже, чем у русских и составила 0,3% для ненцев (n = 323) и 0,9% для долган-нганасан (n = 112), что приближается к значениям частотам, выявленных для азиатских и африканских популяций (0%). Не было детектировано ни одного гомозиготного генотипа GG, ассоциированного с врожденным дефицитом MASP-2, в образцах ДНК от новорожденных коренных популяций Таймырского Долгано-Ненецкого района Красноярского края (ненцев и долган-нганасан) и европеоидов г. Красноярска. Частота аллельного варианта G rs72550870 у русских составила 3,3% (n = 242), что приближено к частотам в еевропейских популяциях мира (4,0%), тогда как у коренных жителей Арктического региона составила 0,5% (n=678).Мы предполагаем, что изолированные Арктические популяции исторически позже столкнулись с некоторыми внутриклеточными инфекциями и, в отличие от европеоидных популяций, сохранили сформированную на ранних этапах эволюции человека высокую активность лектинового пути активации комплемента.Abstract. Mannose-binding lectin-associated serine proteases (MASP) are one of the key components in the lectin pathway (LP) of complement activation. MASP-2 is the most studied among specific enzymes activating both mannose-binding lectin (MBL) and ficolins, namely pattern-recognizing proteins actively involved in the elimination of a wide range of pathogenic microorganisms through the LP activation of the complement system. There are some mutations in the MASP2 polymorphic gene, with the most significant one being rs72550870 (p.D120G). The homozygous GG rs72550870 is associated with congenital MASP-2 deficiency and characterized by a total lack of serum protease activity, which leads to impaired binding to both MBL and ficolins, that in turn results in a severe course of infectious diseases with a high risk of adverse outcome. There seem to be some significant population differences in the genotype and haplotype prevalence of MASP2 gene polymorphisms. To date, there are no data available on the genotype distribution of the MASP2 gene in the indigenous populations of the Russian Arctic regions.The aim of the work was to study the prevalence and ethnic specificity in the distribution of allelic variants of MASP2 rs72550870 in the populations of the Taimyr-Dolgan-Nenets District of the Krasnoyarsk Territory (Nenets, Dolgans, Nganasans) and Krasnoyarsk (Russians). DNA isolation from dry blood spots was carried out using a standard sorbent kit. MASP2 genotyping using real-time PCR with specific oligonucleotide primers and fluorescently labeled probes was provided. In current research, data on the genotype prevalence of MASP2 rs72550870 among the indigenous peoples of the Russian Arctic territories has first been obtained. The frequencies of the AG genotype associated with a low MASP-2 concentration of was 6.6% for Russian newborns in Eastern Siberia. The prevalence of the AG genotype was statistically significantly lower in newborns of the Arctic populations than in the Russians, being 0.3% for the Nenets (n = 323) and 0.9% for the Dolgan-Nganasans (n = 112), which is close to the prevalence values identified for Asian and African populations (0%). No homozygous GG rs72550870 associated with congenital MASP-2 deficiency in newborns of the indigenous populations of the Taimyr Dolgan-Nenets region of Krasnoyarsk Territory (Nenets and Dolgan-Nganasans) and Caucasians of Krasnoyarsk city was detected. The frequency of the rare allelic variant G rs72550870 in Russians was 3.3% (n = 242), being close to the frequencies in the European populations of the world (4.0%), while that was 0.5% (n = 678) in the indigenous inhabitants of the Arctic region.We have suggested that isolated Arctic populations have historically later encounter some intracellular infections and, as contrasted with Caucasoid populations, retained a high activity in the lectin pathway of complement activation formed in the early days of human evolution.