Mutations in the mitochondrial cytochrome B (MT-CYB) gene in spermatozoa of patients from infertile couples

Abstract

Введение. Актуальной проблемой современной андрологии является выявление этиологических факторов мужского бесплодия. Одной из его причин являются мутации митохондриальной ДНК (мтДНК) сперматозоидов, приводящие к нарушению их энергообеспечения и подвижности. Митохондриальный геном подвержен частым мутациям и высокому полиморфизму в связи с особенностями его строения, расположения, а также из-за отсутствия рекомбинативной изменчивости, поскольку наследуется строго по материнской линии. Указанные особенности сопровождаются накоплением в сперматозоидах однонуклеотидных полиморфизмов в мтДНК (mtSNP). Цель исследования – выявление мутаций в гене митохон- дриального цитохрома В (MT-CYB) у бесплодных мужчин с астенотератозооспермией (89 пациентов) и олигоастенотератозооспермией (65 пациентов). Методика. Группа сравнения состояла из 164 фертильных мужчин. Для выделения тотальной геномной ДНК, включающей мтДНК, использовали мини-набор ДНК QIAamp Micro Kit. Определение и анализ генотипов полиморфных локусов в гене MT-CYB проводили методом дискриминации аллелей TaqMan. Для верификации мутаций в гене MT-CYB, фрагмент гена секвенировали методом Сэнгера на автоматическом ДНК-анализаторе Applied Biosystems Sanger Sequencing 3500 Genetic Analyzer. Результаты. В гене MT-CYB не выявлено однонуклеотидных полиморфизмов rs28357373 (замена тимина на цитозин в позиции 15629), следовательно, эта мутация не характерна для данной популяции пациентов и не влияет на развитие мужского бесплодия в регионе их проживания. Замена аденина на гуанин в позиции 15218, приводящая к миссенс-мутации p.Thr158Ala, также не проявила себя в качестве причины мужского бесплодия. Статистически значимые результаты были получены при анализе полиморфного варианта rs527236194 (замена триплета ССТ на ССС в позиции 15784). У пациентов с астенотератозооспермией указанная мутация встречалась значительно чаще (наиболее вероятно, что такой эффект обусловлен изменением экспрессии генов при смещении кодонов). Заключение. Таким образом, требуется проведение специального исследования по выявлению роли локуса rs527236194 гена MT-CYB в возникновении мужского бесплодия, а также возможности его использования в качестве биомаркера заболевания. Introduction. A relevant issue of modern andrology is the identification of etiological factors of male infertility. One cause of male infertility is mitochondrial DNA (mtDNA) mutations in spermatozoa that impair their energy supply and motility. The mitochondrial genome is subject to frequent mutations and high polymorphism due to peculiarities of its structure and location, as well as its lack of recombination variability due to its mode of inheritance being strictly through the maternal line. These features are accompanied by the accumulation in spermatozoa of single-nucleotide polymorphisms in mtDNA. The aim was to identify mutations in the mitochondrial cytochrome B (MT-CYB) gene in infertile men with asthenoteratozoospermia or oligoastenoteratozoospermia. Methods. The study included 89 male patients with asthenoteratozoospermia and 65 patients with oligoastenoteratozoospermia. The comparison group consisted of 164 fertile men. The total genomic DNA, including mtDNA, was isolated with a DNA NAQIAamp Micro Kit. The genotypes of polymorphic loci in the MT-CYB gene were determined and analyzed by the TaqMan allele discrimination method. To verify mutations of the MT-CYB gene, the gene fragment was sequenced by the Sanger method on an automatic DNA analyzer, the Applied Biosystems® Sanger Sequencing 3500 Series Genetic Analyzer. Results. No single nucleotide polymorphisms rs28357373 (replacement of thymine with cytosine at position 15629) were detected in the MT-CYB gene. Therefore, this mutation is not characteristic of this patient population, and it does not contribute to the development of male infertility. Replacement of adenine with guanine at position 15218, leading to the missense mutation of p.Thr158Ala, also did not manifest itself as a cause of male infertility. Significant results were obtained by analyzing the polymorphic variant rs527236194, i.e., replacement of the CST triplet with CCC in position 15784. In patients with asthenoteratozoospermia, this mutation was much more common. Most likely, this was due to a change in gene expression with codon displacement. Conclusion. A special study is required to identify the role of the locus rs527236194 of the MT-CYB gene in the occurrence of male infertility, as well as a possibility of using it as a biomarker of the disease.