Введение
Эндогенный фермент моноаминооксидаза А, также известная как МАО А, – это фермент (E. C. 1.4.3.4), который у человека кодируется геном MAOA. Этот ген является одним из двух соседних генов семейства, кодирующих митохондриальные ферменты, катализирующие окислительное дезаминирование аминов, таких как дофамин, норадреналин и серотонин. Мутация этого гена вызывает синдром Бруннера. Этот ген также ассоциируется с различными другими психическими расстройствами, включая антисоциальное поведение. Наблюдались альтернативно сплайсированные варианты транскриптов, кодирующие множественные изоформы.
Monoamine oxidase A, also known as MAO A, is an enzyme (E. C. 1.4.3.4) that in humans is encoded by the MAOA gene. This gene is one of two neighboring gene family members that encode mitochondrial enzymes which catalyze the oxidative deamination of amines, such as dopamine, norepinephrine, and serotonin. A mutation of this gene results in Brunner syndrome. This gene has also been associated with a variety of other psychiatric disorders, including antisocial behavior. Alternatively spliced transcript variants encoding multiple isoforms have been observed.
Ген
Моноаминооксидаза А, также известная как МАО-А, — это фермент, кодируемый геном MAOA у человека. Этот ген расположен рядом с родственным геном (MAOB) на противополочной цепи Х-хромосомы. У человека в промоторной области гена MAOA присутствует последовательность из 30 повторяющихся нуклеотидов, повторяющаяся различное количество раз. Существуют варианты 2R (два повтора), 3R, 3.5R, 4R и 5R этой повторной последовательности, при этом варианты 3R и 4R наиболее распространены во всех популяциях. Варианты промотора встречаются с разной частотой в различных этнических группах в американской когорте. Эпигенетическая модификация экспрессии гена MAOA посредством метилирования, вероятно, играет важную роль у женщин. Исследование 2010 года показало, что эпигенетическое метилирование MAOA у мужчин очень низкое и имеет небольшую изменчивость по сравнению с женщинами, при этом степень наследуемости у мужчин выше, чем у женщин.
Белок
МАО А имеет 70% идентичности аминокислотной последовательности со своим гомологом МАО В. Соответственно, оба белка обладают схожими структурами. Как МАО А, так и МАО В имеют N-концевой домен, связывающий флавин-адениндинуклеотид (FAD), центральный домен, связывающий аминовый субстрат, и C-концевую α-спираль, вставленную во внешнюю митохондриальную мембрану. МАО А имеет несколько большую полость для связывания субстрата, чем МАО В, что может быть причиной небольших различий в каталитической активности между этими двумя ферментами, как показано в экспериментах по соотношению структура-активность. Оба фермента относительно велики, около 60 килодальтон, и, как считается, функционируют в живых клетках в виде димеров. По сравнению с МАО В, МАО А обладает большей специфичностью к серотонину и норадреналину, в то время как аффинность обоих ферментов к дофамину и тирамину сходна. МАО А является ключевым регулятором нормальной функции мозга. В мозге наиболее высокие уровни транскрипции наблюдаются в стволе мозга, гипоталамусе, миндалевидном теле, габенуле и прилежащем ядре, а самые низкие – в таламусе, спинном мозге, гипофизе и мозжечке. Холангиокарцинома подавляет экспрессию МАО А, и у пациентов с более высокой экспрессией МАО А наблюдается меньшее поражение соседних органов, а также лучший прогноз и выживаемость.
Сердечно-сосудистые заболевания
Активность МАОА связана с апоптозом и повреждением сердца при повреждении миокарда после ишемической реперфузии. Мутации в гене МАОА приводят к дефициту моноаминооксидазы, или синдрому Бруннера.
Депрессия
Уровни МАО-А в мозге, измеренные с помощью позитронно-эмиссионной томографии, в среднем на 34% выше у пациентов с большим депрессивным расстройством. Генетические исследования ассоциаций, изучающие связь между высокоактивными вариантами гена МАО-А и депрессией, дали противоречивые результаты: некоторые исследования связывают высокоактивные варианты с большим депрессивным расстройством у женщин, депрессивными суицидами у мужчин, большим депрессивным расстройством и нарушениями сна у мужчин, а также с большим депрессивным расстройством как у мужчин, так и у женщин. Другие исследования не выявили значимой связи между высокоактивными вариантами гена МАО-А и большим депрессивным расстройством. У пациентов с большим депрессивным расстройством, носители полиморфизма MAOA G/T (rs6323), кодирующего наиболее активную форму фермента, демонстрируют значительно меньшую реакцию на плацебо, чем пациенты с другими генотипами.
Антисоциальное поведение
У людей была обнаружена связь между аллелем 2R в области VNTR гена и повышенной вероятностью совершения тяжких преступлений или проявления насилия. Аллель VNTR 2R гена MAOA был выявлен как фактор риска насильственных правонарушений, особенно в сочетании со стрессовыми факторами, такими как семейные проблемы, низкий социальный статус или неуспеваемость в школе. Обнаружена связь между версией 3R гена MAO A и различными формами антисоциального поведения: у подвергавшихся насилию детей с генами, обуславливающими высокий уровень MAO A, реже развивалось антисоциальное поведение. Аллели с низкой активностью MAOA, которые в большинстве случаев являются аллелем 3R, в сочетании с жестоким обращением в детстве, повышали риск агрессивного поведения во взрослом возрасте, а мужчины с аллелем низкой активности MAOA оказывались генетически более уязвимыми даже к строгому воспитанию, что могло предсказывать антисоциальное поведение. Высокий уровень тестостерона, курение табака матерью во время беременности, неблагоприятные материальные условия жизни, отсев из школы и низкий IQ, предсказывающие склонность к насилию, были связаны с мужчинами, несущими аллели низкой активности. Согласно крупному мета-анализу 2014 года, аллель 3R оказывал незначительное и статистически не значимое влияние на агрессию и антисоциальное поведение в отсутствие других взаимодействующих факторов. В связи с методологическими ограничениями, авторы не рассматривают это как доказательство наличия эффекта. Ген MAO A был первым геном-кандидатом, связанным с антисоциальным поведением, и был идентифицирован в ходе "молекулярно-генетического анализа большой, многопоколенной и печально известной своей склонностью к насилию голландской семьи". Исследование финских заключенных показало, что генотип MAOA L (низкая активность), который способствует замедлению скорости обмена дофамина, ассоциировался с особо жестоким поведением. Для целей исследования "особо жестокое поведение" определялось как совершение не менее десяти убийств, покушений на убийство или нанесения тяжких телесных повреждений. Однако масштабное исследование ассоциаций на всем геноме не выявило существенного или статистически значимого влияния гена MAOA на агрессию. Отдельное GWAS, проведенное по поводу антисоциального расстройства личности, также не показало значимого эффекта MAOA. Другое исследование, обнаружившее эффекты при поиске генов-кандидатов, не выявило никаких доказательств в ходе масштабного GWAS. Отсутствие воспроизводимости результатов предсказуемо, учитывая известные проблемы исследований генов-кандидатов, которые могут приводить к большому количеству ложноположительных результатов.
Агрессия и "ген воина"
Низкоактивные варианты промоторной области VNTR гена MAO A получили название "генов воина". У людей с низкоактивными вариантами MAO A наблюдался более высокий уровень агрессии в ответ на социальную изоляцию или остракизм, чем у людей с высокоактивным геном MAO A. Низкая активность MAO A может значительно предсказывать агрессивное поведение в ситуациях сильной провокации: люди с низкоактивным вариантом гена MAO A чаще (75% против 62% в выборке из 70 человек) отвечали агрессией и делали это с большей силой, чем люди с нормальным вариантом MAO A, если воспринимаемый ущерб был значительным. Эффект генов MAOA на агрессию также подвергался критике за его чрезмерное преувеличение. Фактически, ген MAOA, даже в сочетании с неблагоприятными условиями в детстве, оказывает очень незначительное влияние. Подавляющее большинство людей, несущих соответствующие аллели, не совершали насильственных действий.
Правовые последствия
В 2009 году в США в ходе уголовного процесса аргумент, основанный на сочетании "гена воина" и истории жестокого обращения в детстве, был успешно использован для избежания обвинительного приговора за убийство первой степени и смертной казни; однако, осужденный убийца был приговорен к 32 годам лишения свободы. Во втором случае, человек был признан виновным во втором, а не в первом убийстве, на основании генетического теста, выявившего у него вариант MAOA с низкой активностью. Судьи в Германии чаще приговаривают обвиняемых с генотипом MAOA L к принудительной госпитализации в психиатрическую клинику.
Эпигенетика
Исследования установили связь между метилированием гена MAOA и никотиновой и алкогольной зависимостью у женщин. Второй промотор VNTR гена MAOA, P2, влияет на эпигенетическое метилирование и взаимодействует с пережитым в детстве насилием, оказывая влияние на симптомы антисоциального расстройства личности, но только у женщин. Исследование, проведенное на группе из 34 мужчины, не курящих, показало, что метилирование гена может изменять его экспрессию в головном мозге.
Исследования на животных
Дисфункциональный ген МАОА связан с повышенным уровнем агрессии у мышей и с повышенным уровнем агрессии у людей. У мышей дисфункциональный ген МАОА возникает в результате инсерционного мутагенеза (обозначаемого как "Tg8"). К типам агрессии, проявляемым этими мышами, относятся территориальная агрессия, хищническая агрессия и агрессия, вызванная изоляцией. Исследования на людях и мышах подтверждают, что нонсенс-мутация в восьмом экзоне гена МАОА является причиной импульсивной агрессивности из-за полной недостаточности МАОА.