Indian ethnic populations characterized by dopamine (D4) receptor VNTR polymorphism

Abstract

Background: The human dopamine receptor D4 gene (DRD4) contains a 48-bp tandem repeat in exon 3 and shows alleles varying between repeats 2 and 11. The gene shows a high level of expression in the prefrontal cortex of the brain and association of particular alleles of this locus with various neuropsychiatric and personality disorders have been reported.

Objective: The present study reports allele frequency distribution at the DRD4 variable number tandem repeat (VNTR) locus among five ethnic populations of India. This background information is fundamental to the field of pharmacogenetics for disease susceptibility and association studies.

Subjects and methods: Three hundred and thirty two healthy unrelated adult individuals belonging to five ethnic groups: Konkanastha Brahmins, Marathas, Ezhavas, Nairs and Muslims, have been typed. Genomic DNA, extracted from peripheral blood, was PCR amplified using a two-enzyme system. The use of ALF™Express DNA sequencer was found to be helpful for large-scale population genotyping. Statistical analysis was performed using the POPGENE and DISPAN programs.

Results: A total of eight alleles ranging from repeat 2 to repeat 9 were observed. Allele 4 was the predominant allele among all the five populations, consistent with the data on other world populations. A rare allele 9 was detected exclusively among Marathas. The observed heterozygosity was low, ranging from 0.38 to 0.54 while other parameters like Polymorphism Information Content (PIC) and Power of Discrimination (PD) showed moderate values. The populations were in genetic equilibrium when tested under Hardy–Weinberg expectations.

Conclusion: The allele frequency estimates for DRD4 provided here will contribute towards developing an informative database for this functionally relevant locus. This will prove useful when studying the association between genetic factors and pathogenesis of disease in Indian populations and will address the concern of biased results of association due to population admixtures.

Résumé. Le gène D4 récepteur de la dopamine humaine (DRD4) contient un tandem répété de 48-bp en exon 3 et présente des allèles variant entre les répétitions 2 et 11. Le gène présente un niveau élevé d’expression dans le cortex frontal du cerveau et on a fait état de diverses affections neuropsychiatriques et de troubles de personnalité en association avec les gènes de ce locus.

Objectif: Cette étude concerne la distribution de fréquence allélique du nombre variable de répétitions de tandem (VNTR) au locus DRD4 dans cinq populations ethniques de l’Inde. Cette information d’arrière plan est fondamentale pour les études de susceptibilité et d’associations pathologiques en pharmacogénétique.

Sujets et méthodes: On a typé 332 adultes sains et non apparentés, appartenant à cinq groupes ethniques : Konkanastha Brahmin, Maratha, Ezhava, Nair et des musulmans. L’ADN génomique extrait du sang périphérique, a été amplifié par PCR au moyen d’un système de deux enzymes. L’utilisation du séquenceur d’ADN ALF^TM a été efficace pour le génotypage à grande échelle. Les analyses statistiques ont été effectuées à l’aide des programmes POPGENE et DISPAN.

Résultats: On a observé au total huit allèles, variant de la répétition 2 à la répétition 9, l’allèle 4 étant prédominant dans les cinq populations, en accord avec les données mondiales. Un rare allèle 9 a été trouvé chez Maratha exclusivement. L’hétérozygosité observée est faible, variant de 0,38 à 0,54, tandis que d’autres paramètres tels le Contenu d’Information Polymorphique et le Pouvoir de Discrimination présentent des valeurs modérées. Les populations testées par rapport aux proportions de Hardy-Weinberg apparaissent en équilibre génétique.

Conclusion: Ces estimations de fréquences alléliques pour DRD4 contribueront au développement d’une base de données sur ce locus. Ceci sera utile pour l’étude de l’association entre facteurs génétiques et pathogenèse dans les populations indiennes et nourrira le problème des biais de résultats d’association dus aux mélanges de populations.

Zusammenfassung.Hintergrund: Das menschliche Dopaminrezeptor-D4-Gen (DRD4) enthält ein 48-bp-Tandem-Repeat in Exon 3 und zeigt Allele, die zwischen den Repeats 2 und 11 variieren. Das Gen zeigt eine starke Ausprägung im präfrontalen Cortex des Gehirns, und es wurden Beziehungen zwischen besonderen Allelen dieses locus und verschiedenen neuropsychiatrischen und Persönlichkeitsstörungen berichtet.

Vorhaben: Die vorliegende Untersuchung berichtet über die Verteilung der Allelhäufigkeiten am DRD4-VNTR-locus (variable number tandem repeat, VNTR, verschiedene Anzahl von Tandem-Repeats) bei fünf ethnischen Bevölkerungsgruppen in Indien. Diese Hintergrundinformation ist wesentlich auf dem Gebiet der Pharmakogenetik für Krankheitsanfälligkeit und Assoziationsstudien.

Probanden und Methoden: 332 gesunde, nicht verwandte Personen aus fünf ethnischen Gruppen, Konkanastha Brahmins, Marathas, Ezhavas, Nairs und Moslems, wurden typisiert. Genomische DNS aus peripherem Blut wurde PCR-amplifiziert unter Verwendung eines 2-Enzymsystems. Die Verwendung von ALF™Express DNA Sequencer wurde als hilfreich bei der genetischen Typisierung größerer Bevölkerungsgruppen angesehen. Statistische Analysen wurden mit POPGENE- und DISPAN-Programmen durchgeführt.

Ergebnisse: Insgesamt wurden acht Allele mit Repeats zwischen 2 und 9 beobachtet. Das Allel 4 war unter allen fünf Populationen vorherrschend, passend zu Daten von anderen Völkern dieser Erde. Ein seltenes Allele 9 wurde ausschließlich bei den Marathas gefunden. Die beobachtete Heterozygotie war niedrig und reichte von 0,38 bis 0,54, während andere Parameter wie der Gehalt an Information betreffend Polymorphismus (Polymorphic Information Content) und die Unterscheidbarkeit (Power of Discrimination) mäßige Ausprägungen zeigten. Die Populationen waren bei Prüfung unter Hardy–Weinberg-Erwartungen im genetischen Äquilibrium.

Zusammenfassung: Die hier vorgenommene Schätzung der Allelhäufigkeit für DRD4 wird zur Entwicklung einer informativen Datenbasis für diesen funktionell bedeutsamen locus beitragen. Dies wird sich als hilfreich für die Untersuchung der Beziehung zwischen genetischen Faktoren und der Pathogenese von Krankheiten in der Indischen Bevölkerung erweisen und wird Bedenken berücksichtigen hinsichtlich möglicher Beeinflussung von Ergebnissen aufgrund ethnischer Durchmischung.

Resumen. Antecedentes: El gen D4 del receptor de la dopamina humana (DRD4) contiene una repetición en tándem de 48 pares de bases (pb) en el tercer exón y muestra alelos que varían entre 2 y 11 repeticiones. El gen muestra un elevado nivel de expresión en el córtex pre-frontal del cerebro y se ha señalado la asociación de alelos particulares de este locus con varios trastornos neuro-psiquiátricos y de la personalidad.

Objetivo: El presente estudio informa sobre la distribución de frecuencias alélicas en el polimorfismo de repetición en tándem de número variable (VNTR) del locus DRD4, en cinco poblaciones étnicas de la India. Esta información es fundamental en el campo de la farmacogenética para los estudios sobre susceptibilidad a enfermedades y de asociación.

Sujetos y métodos: Se tiparon 332 individuos adultos sanos, no emparentados, procedentes de cinco grupos étnicos, los Konkanastha, Brahmins, Marathas, Ezhavas, Nairs y Musulmanes. El ADN genómico, extraído de sangre periférica, se amplificó mediante PCR utilizando un sistema bi-enzimático. Se comprobó que el uso del secuenciador de ADN ALF™Express era útil para genotipar poblaciones a gran escala. Los análisis estadísticos se realizaron utilizando los programas POPGENE y DISPAN.

Resultados: Se observó un total de ocho alelos que oscilaban entre 2 y 9 repeticiones. El alelo 4 fue el predominante en las cinco poblaciones, lo que era consistente con los datos de otras poblaciones del mundo. Se detectó un alelo 9 raro exclusivamente entre los Marathas. La heterozigosidad observada era baja, oscilando entre 0,38 y 0,54, mientras otros parámetros como el Contenido de Información Polimórfica (Polymorphic Information Content) y el Poder de Discriminación (Power of Discrimination) mostraron valores moderados. Las poblaciones estaban en equilibrio genético cuando se las testó bajo las condiciones de Hardy-Weinberg.

Conclusión: Las estimaciones de las frecuencias alélicas para el gen DRD4 proporcionadas en este estudio, contribuirán al desarrollo de una base de datos informativa sobre este locus funcionalmente relevante. Esto será útil cuando se estudie la asociación entre los factores genéticos y la patogénesis de la enfermedad en poblaciones indias, y para tratar la inquietud por los resultados sesgados de asociación debidos a las mezclas de población.

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