Nevalstybiniai paveldėjimo tipai

Gana gausus paveldimų ligų skaičius dėl DNR pasikeitimų yra žinomas, tačiau jie neturi Mendelinio paveldėjimo pobūdžio. Toliau bus nagrinėjamas mitochondrijų paveldėjimas ir mitochondrijų ligų, taip pat imprinting.

Mitochondrijų paveldėjimo ir mitochondrijų ligos

Mitochondrijos yra ląstelinės organelės. Mitochondrijoje yra dvi labai specializuotos membranos - išorinė ir vidinė, žiedinės DNR molekulės, taip pat jų pačios transkripcijos ir vertimo sistemos. Kiekvienoje ląstelėje yra keli šimtai mitochondrijų.Jie atlieka keletą svarbių biocheminių reakcijų grandinių, iš kurių ypač svarbios energijos ląstelių metabolizmo reakcijos.

Kaip jau minėta, mitochondrijos turi savo DNR, kiekvienoje mitochondrijoje yra 10 ar daugiau DNR molekulių.Mitochondrijų DNR genoma( mgDNA) yra visiškai iššifruotas.

Mitochondrijų ir branduolių genomų sąveikos sutrikimas sukelia daugybę mitochondrijų patologijų.

Kadangi mtDNA yra ląstelių citoplazmoje, ji paveldima tik gimdymo linija. Kiaušinio citoplazmoje yra tūkstančiai mitochondrijų ir, atitinkamai, dešimtys tūkstančių mtDNR molekulių.Tuo pačiu metu ir spermatozoidas Yra tik keletas mtDNR molekulių, kurios nepatenka į apvaisintą kiaušialąstę.Todėl vyrai paveldės mtDNR savo motinoms, bet neperskiejate jų palikuonims.Šis paveldėjimo būdas vadinamas gimdyvės palikuonimis arba paveldėjimu iš motinos.

Paprastai visos mtDNR kopijos yra identiškos, o ši sąlyga vadinama homoplasmija. Kartais mtDNR įvyksta mutacijos. Dėl netinkamo mitochondrijų DNR polimerazės ir remonto sistemų veikimo mtDNR mutacijos pasirodo 10 kartų dažniau negu branduolinėje DNR.Dėl mutacijos atsiradimo vienoje iš mtDNR molekulių ląstelėje gali atsirasti dvi mtDNR populiacijos, vadinamos heteroplazija. Dėl ląstelių susiskaidymo, mutantinė mtDNR patenka į kitas ląsteles, kuriose jis vis daugėja.

skirtingų kūno audinių energijos poreikiai yra skirtingi. Labiausiai energiją vartojanti nervų sistema.Štai kodėl šią sistemą labiausiai veikia mitochondrijų ligos.

Mitochondrijų ligų klasifikacija pagrįsta dviem principais:

1) mutantinio baltymo įtraukimas į oksidacinio fosforilinimo energijos reakcijas;

2), koduojamas mutantas mtDNR arba branduolio DNR.Mitochondrijų ligų

I klasė apima optinių nervų Leber disko atrofiją.Dėl opinių nervų atrofijos liga pasireiškia kaip ūmus ar subasenas centrinės regos praradimas. Liga gali prasidėti tiek vaikystėje, tiek senyvame amžiuje. Kai kuriuose pacientuose optiniai nervai atrofikuojami kartu su encefalomyopatijos simptomais. Leber'o optinio atrofija, kurį sukelia mutaciją mtDNA genų, koduojančių subvienetų sudėtingos I.

Šis klasės nurodo Leigh liga( subakutinio nekrozinio encefalomielopatijos).Leido sindromas atsiranda tik tada, kai mutantinė mtDNR sudaro ne mažiau kaip 90% visos mtDNR.Jei mutantinės DNR procentas yra mažesnis, atsiranda neuropatijos, ataksijos ir retinito pigmentos sindromas.

sindromas neuropatija, ataksija ir pigmentinio tinklainės distrofija( NARP) gali pasireikšti kūdikystėje, o vėliau, iki 2-ojo dešimtmečio gyvenime. Be patologijos, įtrauktos į sindromo pavadinimą, pacientams gali būti demencija, traukuliai, motorinės sensorinės neuropatijos ir klausos praradimas.

sindromas mioklonijos epilepsija ir nuskuręs raudonos raumenų skaidulos( MERRF), kuris yra pasireiškia epilepsijos, demencijos, ataksija, ir miopatija įvyksta A IN už tRNR geno mutacijos atveju. Sindromas gali pasireikšti vaikystėje ir pilnametis. Be to, šių simptomų, kai MERRF sindromas pacientams kartais stebėtų neurosensorinio klausos praradimo, demencija, optinio nervo atrofija, spazminio diplegia. Paprastai šis sindromas atskleidžia ryškią heteroplazmiją, todėl sindromo išraiškingumas smarkiai skiriasi.

Kitas sindromas sukelia pakeitimo punktas genų tRNR - sindromas ir mitochondrijų encephalomyopathies taktų-epizodai( MELAS).Jis taip pat turi heteroplazmą, todėl sindromo išraiškingumas labai skiriasi. Pagrindiniai klinikiniai požymiai yra encephalomyopathies, insultas-būklę, paprastai laikinas, su restauravimo funkcijų, traukuliai, ataksija, mioklonusas, epilepsija, migrena, galvos skausmas.

K mitochondrijų ligų, kurias sukelia panaikinimo ar jų panaudojimo du kartus apima Kearns-SAYRE sindromą( miopatija, smegenėlių sutrikimai ir širdies nepakankamumo); Pearson'o sindromą( pancitopenija, laktatacidozę, ir kasos nepakankamumas), taip pat lėtinę progresuojančią išorinį oftalmoplegijos, pasireiškia neveikimoamžius. Sutrikusi

sąveika tarp branduolinės ir mitochondrijų genomų paaiškinti mtDNR mažėjimo sindromo ir sindromas Division Multiple mtDNR.Abi šios sąlygos yra paveldimos kaip autosominiai dominuojantys požymiai, todėl galbūt priežastis yra branduolinių genų mutacijos.

mitochondrijų kvėpavimo grandinės ligų, kurias sukelia mutacijų branduolinių genų gali būti suskirstyti į dvi grupes - ir mitochondrijų miopatijrl, mitochondrijų encephalomyopathies.Šios ligos yra paveldima kaip Mendelio bruožų, bet dėl ​​to, kad, priklausantiems vienai iš kvėpavimo grandinės Mitochondrija kompleksų fermentų trūkumo. Genomo spauda

šiuo metu tris žinomus klasė išimčių Mendelio taisyklės tapatybę hibridai 1 karta. Pirmoji išimtis buvo žinoma ilgą laiką, ir ji yra susijusi su X susietu paveldėjimu.

antra, tik, kad atlygis susijęs su bruožų nustatytų genų mtDNR, kurie turi taip vadinamą motinos palikimą.Pasibaigus šių dviejų klasių nuokrypį nuo Mendelio paveldėjimo širdies yra skirtumai genetinės įnašas tėvai į palikuonių genotipo. X-susijusi paveldėjimo palikuonių galite gauti tik X chromosomą iš motinos, o tėvo ar iš chromosomų X arba Y. Kai mitochondrijų paveldėjimo zigota susidaro lytinių ląstelių susijungimo, ir gauna mitochondrijas, esančius jų mtDNR tik per kiaušinį.

Neseniai, genetika ir embriologija aprašyta trečią išimtis - genomo įspaudimą, kur abu tėvai yra perduodama palikuonių absoliučiai identiški genai, bet šie genai yra specifiniai įspaudas lyties tėvai, tėvo ir motinos genai gametogenezė įvairiais būdais metu yra aktyvuota arba slopinamas( nuslopintas, užblokuotas).Taigi, kai kuriais atvejais svarbu iš kurio iš tėvų paveldėtas genas.

terminas "spauda»( įspaudas - «ženklas») pirmą kartą pasiūlė 1960 Crows iš Kolumbijos universiteto, JAV.

Genomo spauda užima ypatingą vietą tarp konkrečių mechanizmų reguliavimo genų veiklos ankstyvosiose stadijose plėtros, todėl skirtumų homologinių motinos ir tėvo alelių išraiška. Vėlesnės genetinės modifikacijos gali lemti tai, kad genų raiškos pokyčiai bus stabiliai perkelti ląstelių kartų vystymuisi. Genomo užspaudimą, pavyzdžiui, gali pakeisti genų, kurie kontroliuoja embrionų augimą, ląstelių proliferaciją ir diferenciaciją dozę.

pavyzdys spauda iš asmens genome yra tikras molinis nėštumas, kuris atsiranda, kai apvaisintas kiaušinėlis, neturi motinos chromosomų, dviejų spermos. Nepaisant pilną diploidu prieinamumą, anksti embriogenezė zigotų trunka neįprastai: pats embrionas audinių nesudaro. Dvigubo motininių chromosomų rinkinio atveju susidaro teratoma-embrioninis navikas. Tik motinos ar tik tėvų genomai negali užtikrinti normalaus embriono vystymosi.

tuo organismic lygis prispaudimo poveikis buvo stebimas ryšium su chromosomų fragmentai ar ištisos chromosomos vieną( tėvinių arba motinos) buvimo kilmės - vadinamasis uniparental disomija( OSA), būtent yra kokybinis, o ne kiekybinis chromosomos disbalansas.

Pastaraisiais metais genominės impresijos poveikis buvo intensyviai tiriamas ryšium su įvairiomis žmogaus patologijomis. Pavyzdžiai ligų, kurios yra grindžiamos sutrikimas funkcija įspaudu regionuose genomo, gana daug, todėl mes galime kalbėti apie specialios klasės žmogaus ligų - "spauda ligų", kurių yra daugiau nei 30.

įtikinamiausias duomenys, gauti su Prader-Willi sindromas( IPS) irEnzhelmena sindromas( SE), kurios, būdamos žymiai skirtingų klinikinių pasireiškimų, iš esmės turi panašias molekulinius citogenetinius pakeitimus. Beckwith-Wiedemann

( SBV) gana gerai tiriamas požiūriu užspaudimą ir sindromas turintys tokiomis pagrindinėmis savybėmis: macrosomia, Padidinimą, bambos išvaržos, padidėjo jautrumą navikų.

Bendravimas genomo spauda su kitomis žmogaus genetinių sutrikimų dėl chromosomų ar individualų genų lygmenyje taip pat aiškiai matoma šiuo metu plačiai tiriamas. Taigi, pavyzdžiui, Huntingtono chorėjos ir spinnomozzhechkovoy ataksija liga atsitinka anksčiau, o yra sunkesnis, jei genai yra paveldima tėvišką kilmę.Neurofibromatozės, miotoninės distrofijos, atvirkščiai, ši liga turi ankstesnę pradžią ir sunkumą į mutantas genų paveldėjimas motinos. Nėra jokių abejonių dėl genominio įspaudimo implikacijos naviko augimo etiologijoje.

Pastaraisiais metais su molekulinių genetinių metodų stebint genomo spauda ir Daugiafaktorialus ligų reiškinį pagalba. Pavyzdžiui, ryškus tėviška užspaudimą rasti atopinio dermatito, motinos - į bronchinės astmos ir vaikų atopija. Su insulinu nepriklausomu cukriniu diabetu nustatyta didesnė tėvinio imtrio tikimybė.

genų inžinerijos

aprašyta aukščiau metodus molekulinės genetikos, kurie yra naudojami siekiant nustatyti genus Mendelio paveldėtų žmogaus ligų, tokie metodai yra dalis tarptautinės "žmogaus genomo."Žemiau aptarsime pagrindines genų inžinerijos nuostatas ir projekto "Žmogaus genomo" esmę.

2001 vasario vienu metu dviejuose žurnaluose, "Gamta" ir "Mokslas", pristatė grubus projekto Visi rezultatai, nepriklausomai nuo žmogaus genomo vienas nuo kito gavo tarptautinio konsorciumo "Genomcheloveka" projekto ir privati ​​bendrovė "Celera", kurios genomo projektasasmuo yra komercinė įmonė.Šie leidiniai, nepaisant projekto neišsamumo, yra svarbus viso biologinio mokslo ir medicinos pasiekimas.

Rekombinantinis DNR technologija

tiesų, bent į "žmogaus genomo projektas" paskelbimo metu buvo suformuota visiškai naują tendenciją molekulinės genetikos, kuri tapo žinoma kaip "genų inžinerijos" arba "rekombinantinės DNR technologijos".Pastarasis gali būti suskirstyti į dvi plačias sritis: DNR klonavimo technologijų ir DNR analizės metodai, visų pirma nustatyti nukleotidų seka DNR molekulėje.

DNR klonavimas klonavimas DNR in vivo( in vivo) apima 6 etapus:

1) gauna DNR fragmentų, įskaitant genų arba jų dalių, su restrikcijos fermentu;

2) fragmentų rekombinacija;

3) DNR fragmento įterpimas į vektorių;

4) transformacija su šeimininko organizmo vektoriumi;

5) rekombinantinio vektoriaus atranka;

6) įdomių klonų tyrėjų pasirinkimas.

sąvoka restrikcijos fermentais

ir kiekvieno žmogaus chromosomos, yra tik vieną ištisinį vija DNR.Sunku pakuoti, kad tilptų į chromosomą.Tai praktiškai neįmanoma manipuliuoti su šio ilgio DNR molekulėmis. Todėl atradimas 70-aisiais metais. XX a. Ypač svarbūs buvo specialūs bakterijų fermentai, pernešę DNR į atskirus fragmentus. Fermentai vadinami restrikcijos fermentais arba endonukleazėmis. Bakterijose šie fermentai padeda apsaugoti nuo patekimo į išorinę DNR ląstelę.

rekombinacija DNR fragmentų restrikcijos fermentais sumažinti abi DNR grandinė, kad forma, kaip pagal bet kurią buku arba lipni galuose rezultatas. DNR iš vieno organizmo yra sumažinti su restrikcinė konkretaus į tam tikras vietas, todėl šis DNR restrikcijos po( taip pat vadinamas virškinimą) bus visada suteikti tą patį rinkinį fragmentų.Jei naudoti vieno tipo restrikcijos fermento pjovimo DNR iš skirtingų organizmų, plytelių rinkinys bus skirtingi, bet nukleotidų srityje seka į gabalus visi tie patys ir todėl, papildo viena kitai fragmentų formavimo procesas lipnūs galai. Paskutinis vadinama lipni dėl to, kad papildytų jie gali susisiekti su kitais fragmentus, susidariusius tuo pačiu restrikcijos fermentu arba kitoje restrikcijos fermentu, kuris sudaro tokias pačias galus. Derinant, gaunant fragmentus, lipniais galais, jis pagreitėja, o stabilizuojamas specifinis fermentas, kuris yra vadinamas ligazės. Taigi, jei apribojimas fermentas sumažinti dviejų skirtingų rūšių DNR ir sumaišykite fragmentus, gali sudaryti visiškai nauja, o ne esama natūralios aplinkos rekombinantinės DNR molekulėje.

Norint ištirti DNR fragmentą, kuris domina tyrėją, jis turi būti dauginamas. Tai galima padaryti dviem skirtingais metodais, perkelti į ląstelę-šeimininką arba dauginti ją in vitro( in vitro).

įvedimas DNR fragmentų į ląstelę-šeimininkę per

vektorių judėti DNR fragmentą į ląstelę-šeimininkę paprastai naudoja specialias dizaino, kurios yra vadinamos vektorius. Dažniausiai naudojami vektoriai yra bakterinės medžiagos, bakteriofagai, bakterinės ir mielės dirbtinės chromosomos. Neseniai buvo pasiūlyta naudoti žmogaus dirbtines chromosomas kaip vektorius.

genomo bibliotekas sukurti

apribojimas genomo DNR fragmentų ir klonavimo fragmentus naudojant įvairius vektorius sudarė formavimo genomo bibliotekų pagrindą.Šiam tikslui genominės DNR yra sumažinti arba, tarkim, tam tikrą restrikcinė Iškaitintas ir gautos fragmentai klonuotas per įvairias vektorius, kurie yra naudojami DNR rekombinacijos metodais. Genominėje bibliotekoje turėtų būti ne tik genai, bet ir visos nekoduojančios DNR tarp genų.Kadangi virškinimas su restrikcijos fermentu nėra užbaigtas, susidaro DNR fragmentai su iš dalies sutampančiomis nukleotidų sekomis. Tai palengvina vėlesnio atkūrimo vietinių DNR fragmentų( DNR gyvo kūno) vietą.Be genominių bibliotekų, yra ir kDNR bibliotekos.

klonavimas DNR sekų, naudojant polimerazės grandininę reakciją( PCR)

Be to, aprašytą metodą klonavimo DNR sekas in vivo, yra taip pat būdas "in vitro klonavimo, vadinamas polimerazės grandininė reakcija( PGR).

Būtinas PGR vykdymas yra žinoti nukleotidų seką, kuri lemia klonuotą seką.PCR pirmiausia turi sintetina vadinamųjų pradmenų, kurie yra trumpas nukleotidų seką, komplementarią DNR fragmento dauginamiems pora.

Atsiskyrus dviejų dalių DNR fragmentų tirtų reakcijos mišinyje buvo įtraukta medžiagų, kad kitą papildantys jungiasi prie atitinkamų porcijomis šių vijų.Tada seka atsiranda naujai susidariusios DNR grandinės, naudojant temperatūros apdorojimą.Į naujai susidariusias DNR fragmento sritis papildomos sruogos vėl panaudojamos DNR polimerazės fermentu.

pavyzdys gali būti pakartotas neribotą laiką arba tol, kol ištirpsta laisvųjų nukleotidų reakcijos mišinyje, bet paprastai 20-30 ciklų pakankamai gauti pakankamą kiekį tiriamų DNR fragmentų už bet kokį paskesnį manipuliavimo šio fragmento.