Введение
Группа белковых изоформ, участвующих в развитии эмали.
Амелогенины – это группа белковых изоформ, образующихся в результате альтернативного сплайсинга или протеолиза из гена AMELX, расположенного на X-хромосоме, а также гена AMELY у мужчин, расположенного на Y-хромосоме. Они участвуют в амелогенезе – процессе развития эмали. Амелогенины являются типом белков внеклеточного матрикса, которые, совместно с амилобластинами, эмалинами и туфтелинами, направляют минерализацию эмали, формируя высокоорганизованную матрицу из эмалевых стержней, межстержневых кристаллов и белков. Хотя точная роль амелогенинов в регуляции процесса минерализации неизвестна, известно, что они обильно представлены в период амелогенеза. Развивающаяся эмаль человека содержит около 70% белка, из которых 90% составляют амелогенины.
Функция
Считается, что амелогенины участвуют в организации эмалевых стержней в процессе развития зубов. Новейшие исследования указывают на то, что эти белки регулируют начало формирования и рост кристаллов гидроксиапатита при минерализации эмали. Кроме того, амелогенины, по всей видимости, способствуют развитию цемента, направляя цементобласты к поверхности корня зуба.
Варианты
Ген амелогенина наиболее широко изучен у человека, где он представлен одной копией гена, расположенной на X и Y хромосомах в локусах Xp22.1–Xp22.3 и Yp11.2 [5]. Расположение гена амелогенина на половых хромосомах имеет последствия для вариабельности как между формой гена на X-хромосоме (AMELX), так и формой гена на Y-хромосоме (AMELY), а также между аллелями AMELY у разных популяций. Это обусловлено тем, что AMELY находится в нерекомбинирующем регионе Y-хромосомы, что эффективно изолирует его от нормального естественного отбора. Другие источники вариаций амелогенина связаны с различными изоформами AMELX, получаемыми в результате альтернативного сплайсинга мРНК. Конкретные функции этих изоформ пока не установлены. У других организмов амелогенин хорошо консервирован у плацентарных млекопитающих и имеет гомологи у однопроходных, рептилий и амфибий.
Применение при определении пола
Различия между версиями гена амилогенина на X- и Y-хромосомах (AMELX и AMELY соответственно) позволяют использовать его для определения пола неизвестных образцов человека. Интрон 1 AMELX содержит делецию в 6 пар оснований по сравнению с интроном 1 AMELY. Это можно выявить недорого с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) интрона 1 с последующим электрофорезом в геле. Если присутствуют обе версии гена – AMELX и AMELY (то есть образец принадлежит мужчине), то наблюдаются две полосы ДНК длиной 555 и 371 пар оснований; если присутствует только версия AMELX (то есть образец принадлежит женщине), то наблюдается одна полоса ДНК длиной 555 пар оснований. Однако из-за вариаций AMELY у разных людей и в разных популяциях, этот метод определения пола не является на 100% точным. Мутация в областях интрона 1 AMELY, обычно используемых в качестве сайтов прикрепления праймеров, может блокировать амплификацию ПЦР. Вставка 6 пар оснований в интрон 1 AMELY приводит к образованию ампликона, идентичного по длине ампликону AMELX. У некоторых мужчин AMELY может быть полностью делетирован. В любом из этих случаев при электрофорезе продуктов ПЦР визуализируется только одна полоса, что может привести к ошибочной идентификации образца как женского. Однако другое исследование, проведенное в Индии, показало, что у 5 из 270 исследованных мужчин (1,85%) наблюдалась делеция AMELY, которых авторы назвали «мужчинами с делетированным амилогенином» (DAM). В ответ авторы предположили, что, хотя тест на пол по амилогенину может быть точным в целом, для менее неоднозначной идентификации пола можно использовать другие маркеры Y-хромосомы, такие как SRY, STR или 50f2.
Клиническое значение
Мутации в гене AMELX могут вызывать несовершенный амелогенез, заболевание, связанное с нарушением развития зубной эмали.