Недржавни типови наслеђа
Познато је доста великог броја наслеђених болести због промена ДНК, али немају Менделијев карактер наследства.У наставку ћемо размотрити митохондријално наслеђе и митохондријалне болести, као и импринтинг.
Митохондријално наслеђе и митохондријалне болести
Митохондрије су ћелијски органели.Митохондрија има две високо специјализоване мембране - спољашње и унутрашње, молекуле ДНК прстена, као и сопствене системе транскрипције и превођења.Свака ћелија садржи неколико стотина митохондрија.Они спроводе низ важних ланаца биокемијских реакција, од којих су реакције енергетског метаболизма ћелије од посебног значаја.
Као што смо већ приметили, митохондрије имају своју ДНК, свака митохондрија садржи 10 или више молекула ДНК.Геном митохондријалне ДНК( мгДНА) је потпуно дешифриран.
Поремећај интеракције између митохондријалних и нуклеарних генома изазива разне митохондријалне патологије.
Пошто је мтДНА садржана у цитоплазми ћелија, она је наследјена само на материнској линији.У цитоплазми јајета постоје хиљаде митохондрија и, последично, десетине хиљада мтДНА молекула.Истовремено у сперматозону Постоји само неколико мтДНА молекула који не спадају у оплођену јајашку.Према томе, мушкарци наследјују мтДНА од својих мајки, али не преносе на своје потомке.Ова врста наследства назива се наследство мајке или насљедство мајки.
Обично су све копије мтДНА идентичне, а ово стање назива се хомоплазми.Понекад се мутације јављају у мтДНА.Због не тако савршеног рада митохондријалне ДНК полимеразе и система ремонта, мутације у мтДНА изгледају 10 пута често него у нуклеарној ДНК.Појава мутације у једном од мтДНА молекула може довести до појаве две популације мтДНА у ћелији, која се назива хетероплазија.Као резултат дељења ћелија, мутант мтДНА улази у друге ћелије, где се наставља да се множи.
Потребе енергије различитих ткива тела су различите.Најмања потрошња енергије је нервни систем.Због тога на овај систем првенствено утичу митохондријалне болести.
Класификација митохондријалних болести заснива се на два принципа:
1) укључивање мутант протеина у енергетске реакције оксидативне фосфорилације;
2) да ли је мутирана мтДНА или нуклеарна ДНК кодирана.
Класа И митохондријалних болести укључује атрофију Леберових дискова оптичких нерва.Болест се манифестује као акутни или субакутни губитак централног вида због атрофије оптичких нерва.Болест може почети како у детињству тако иу старости.Код неких пацијената, атрофија оптичког нерва се комбинује са симптомима енцефаломиопатије.оптиц атрофија Лебер је проузрокована мутацијама у мтДНК гена који кодирају подјединице комплексног И.
овој класи односи Леигх болест( субакутни некротизујући енцепхаломиелопатхи).Леиа синдром се јавља само када је мутант мтДНА најмање 90% укупне мтДНА.Ако је проценат мутантне ДНК мањи, онда се појављује синдром неуропатије, атаксије и пигментозе ретинитиса.
синдром неуропатија, атаксија и пигментни мрежњаче дистрофија( НАРП) може да се манифестује у детињству и касније, све до 2. деценији живота.Поред патологије укључене у име синдрома, пацијенти могу имати деменцију, епилептичне нападе, моторичну сензорну неуропатију и губитак слуха.
Синдроме миоклонус епилепсију иу ритама ред мишићна влакна( МЕРРФ), која се манифестује епилепсија, деменција, атаксија и миопатије јавља у случају мутација у гену за тРНК.Синдром се може манифестовати у детињству и одраслости.Поред ових симптома кад МЕРРФ синдром пацијенти понекад посматраних губитка слуха, деменција, оптичког нерва атрофију, спастичне диплегиа.Обично овај синдром открива изражену хетероплазију, па се експресивност синдрома драматично разликује.
Други синдром узрокован замене поинт гена тРНК - синдром и митохондријама енцепхаломиопатхиес Строке-епизода( МЕЛАС).Такође има хетероплазију, а као резултат, експресивност синдрома много варира.Главне клиничке манифестације укључују енцепхаломиопатхиес, мождани удар државе, обично пролазна, са рестаурације функцијама, напади, атаксије, миоклонус, епилепсије, мигрене.
К митохондријалне болести изазваних делеције или дуплирања укључују Кеарнс-Саире синдром( миопатије, церебралних поремећаја и срчане инсуфицијенције), Пеарсон синдром( панцитопеније, млечна ацидозе и панкреаса), као и хронични прогресивни спољни опхтхалмоплегиа, манифестује пропуштањевека.Умањена
интеракција између нуклеарног и митохондрија генома објасни мтДНК омотача синдрома и синдрома Дивисион Мултипле мтДНК.Оба ова услова су наслеђени као аутозомном доминантна особина, тако да је разлог вероватно је нуклеарни мутације гена.
митохондријалне болести респираторног ланца изазваних мутацијама у нуклеарним генима могу се сврстати у две групе - и митохондрија миопатија, митохондријалних енцепхаломиопатхиес.Ове болести су наслеђени као Менделиан особине али због недостатка ензима припадају једној од комплекса респираторног ланца митохондрија.Утискивање
тренутно три познати класа изузетака Менделиан правила идентитет хибрида 1ст генерације.Први изузетак је одавно познат, а повезан је са Кс-линкед наслеђивања.
друго, само да је разматрање односи се особина утврђених гена мтДНК, који имају такозвану мајке наслеђивање.У срцу ове две класе одступања од менделови закони су разлике у генетском допринос родитеља у генотипа потомства.Кс-везани наслеђивања потомака могу добити само Кс хромозом од мајке, а оца или од хромозома Кс или И. Када је митохондрија наследство зигот настала спајањем репродуктивних ћелија, и добија митохондрије који се налази у њиховом мтДНК само кроз јаје.
Недавно, генетика и ембриологија описани трећи изузетак - утискивање, где су оба родитеља преноси на потомке апсолутно идентичним генима, али ови гени су специфични отисак сек родитеља, очева и мајки гени активирани или потиснути( потиснута, блокиран) током гаметогенезе на различите начине.Према томе, у неким случајевима је важно, од којих је наследио ген од својих родитеља.
термин "утискивање»( отисак - «знак») први предложио у 1960. врана са Универзитета Колумбија, САД.
утискивање има посебно место међу специфичне механизме регулације активности гена у раним фазама развоја, што доводи до разлика у експресији хомологне мајке и очинска алела.Накнадно генетска модификација може довести до тога да ће промене у експресији гена бити стабилно пренети у развоју ћелијских генерација.Утискивање, на пример, може да промени дозу гена који контролишу раст ембриона, пролиферацију ћелија и диференцијацију.
Пример Утискивање геном неког лица је прави моларне трудноће, што се дешава када оплођено јаје, лишена мајчиног хромозома, две сперме.Упркос доступности комплетан сет диплоидним, рано ембриогенеза од зиготес се ненормално: сама ембрион ткиво не формира.У случају двоструког сета материнских хромозома развијена Тератома - ембрионални тумора.Само мајке или само очински геном није у могућности да обезбеди нормалан развој ембриона.
на организмична нивоу утискивања ефекат посматраног у вези са присуством хромозомских фрагмената или целих хромозома појединачним( очинска или мајчиног) Оригин - такозвани унипарентал дисоми( ОСА), наиме постоји квалитативни него квантитативни хромозом неравнотежа.
У последњих неколико година интензивно истражују утицај утискивање у вези са различитим патологија код људи.Примери болести које се заснивају на функцију поремећаја утиснуте региона генома, доста, тако да можемо говорити о посебној класи хуманих болести - "утискивања болести", од којих су више од 30.
најувјерљивији подаци добијени са Прадер-Вилли синдромом( ИПС) андЕнзхелмена синдром( СЕ) који имају знатно различите клиничке манифестације, у основи имају сличну молекуларне цитогенетичких промене.Бецквитх-Виедеманн
( СБВ) прилично добро проучено у смислу утискивање и синдром који има следеће главне карактеристике: макрозомију, мацроглоссиа, умбилицал Херниа, повећана осетљивост на туморе.
Комуникација утискивање са другим људским генетским поремећајима о хромозома или индивидуалном нивоу гена је такође јасно види у тренутно широко студирао.Тако, на пример, Хунтингтон и спинномоззхецхковои атаксије болест јавља раније и тежа ако се гени наследили патерналистичку порекло.Неурофиброматосис, Миотоницхка дистрофија, обратно, болест има ранији почетак и озбиљност наслеђивања мутираних гена у мајке.Нема сумње у имплицију геномског отиска у етиологији раста тумора.
Последњих година, уз помоћ молекуларних генетичких метода, феномен геномског отиска је примећен код мултифакторних болести.На пример, јасно изражени отисак оца се налази у атопијском дерматитису, мајчином - са бронхијалном астмом и атопијом код деце.Са дијабетесом меллитусом зависним од инсулина, пронађена је већа вероватноћа отиска оца.
ГЕНЕТИЧКО ИНЖЕЊЕРСТВО
описано горе метода молекуларне генетике, који се користе за идентификацију гена Менделиан наслеђених људске болести, такви поступци су део међународног "људском геному."У наставку ћемо размотрити основне одредбе генетичког инжењеринга и суштину пројекта "Хуман Геноме".
У фебруару 2001. године, истовремено у два часописа, "Природа" и "Наука", представио је резултате груби нацрт сви, без обзира на људски геном добио од другог међународног конзорцијума "Геномцхеловека" и приватна компанија "Целера", за коју Геноме Пројецтособа је комерцијално предузеће.Ове публикације, упркос непотпуности пројекта, представљају значајно достигнуће свих биолошких наука и медицине.
Рецомбинант ДНА тецхнологи
Заиста, у време објављивања "Пројект људског генома" је формирао нови тренд у молекуларној генетици, који је постао познат као "генетског инжењеринга" или "технологије рекомбинантне ДНК".Други се могу поделити на две велике области: технике клонирања ДНК и методе анализе ДНК, пре свега одређивање нуклеотидне секвенце у молекулу ДНК.
ДНА Цлонинг клонирање ДНК ин виво( ин виво) обухвата 6 фаза:
1) добијање ДНК фрагмената укључујући гена или њихових делова са ензимом рестрикционим;
2) рекомбинација фрагмената;
3) Убацивање ДНК фрагмента у вектор;
4) трансформација са вектором организма домаћина;
5) скрининг за рекомбинантни вектор;
6) избор занимљивих истраживача клона.
Концепт рестрикцијских ензима
У сваком хуманом хромозому, постоји само једна континуирана ћелија ДНК.Тешко је пакирати како би се уклопио у хромозом.Практично је немогуће манипулисати молекулом ДНК ове дужине.Дакле, откриће у 70-им.КСКС век.Посебни бактеријски ензими који су резали ДНК у одвојене фрагменте, био је веома релевантан.Ензими су названи рестрикцијски ензими или ендонуклеазе.У бактеријама, ови ензими служе за заштиту од уласка у ћелију страних ДНК.
Рекомбинација фрагмената ДНК
Рестрицтасес је исечила обе ћелије ДНК, што као резултат формира танке или лепљиве циљеве.ДНК из једног организма пресечена са рестрикционим ензимом специфичних за одређена места, тако да ДНК након рестрикционим( такође зове дигестије) ће увек дати исти скуп фрагмената.Ако користите једну врсту рестрикционим ензимом сечење ДНК из различитих организама, скуп плочица ће бити другачије, али секвенца нуклеотида на терену ће се смањити у комаде сви исти и стога комплементарна међусобно у формирању фрагмената имају лепљиве завршава.Други се називају лепљивим, јер се због њихове комплементарности могу комбиновати са другим фрагментима формираним истим рестрикционим ензимом или другим рестрикционим ендонукалазама, који формирају исте крајеве.Комбинација фрагмената са лепљивим комплементарним крајевима се убрзава и стабилизује посебним ензимом који се зове лигаза.Стога, ако се један ензим ограничења исечи у ДНК две различите врсте и мјешовити фрагменти, онда може формирати потпуно нови молекул рекомбинантне ДНК, који не постоји у природним условима.
Да би се истражио фрагмент ДНК од интереса за истраживача, мора се помножити.Ово се може урадити са двије различите методе, преношењем у ћелију домаћина или размножавањем ин витро( ин витро).
увођење ДНК фрагмената у ћелију домаћина путем
вектора за кретање ДНК фрагмент у ћелији домаћину типично користите специјалне дизајна, који се зову векторе.Најчешће се користи као вектора у бактеријским супстанце, бактериофага, квасца и бактеријских вештачких хромозома.Недавно је предложено да се као вектори користе људски вештачки хромозоми.Стварање
геномски библиотеке
ограничење геномске ДНК фрагмената и клонирања фрагменте користећи различите векторе као основа формирања геномске библиотеке.За ту сврху геномске ДНК је резан или, рецимо, посебан рестрикционим ензимима вари и добијени фрагменти клонирани кроз различите векторе који се користе за техника рекомбинантне ДНК.Геномска библиотека треба да садржи не само гене, већ и све не-кодирајуће ДНК која се налази између гена.Од ензимске дигестије рестрикционим производити непотпуна, тако да ДНК фрагменти су формиране са делимично преклапају секвенцама нуклеотида.Ово олакшава накнадну рестаурацију узорка локације фрагмената у изворној ДНК( ДНК у живом телу).Поред геномских библиотека, постоје и цДНА библиотеке.
Клонирање ДНК секвенци коришћењем ланчану реакцију полимеразе( ПЦР)
Надаље описан метод клонирање ДНК секвенци ин виво, постоји поступак за ин витро клонирање, назван ланчана реакција полимеразе( ПЦР).
предуслов за ПЦР је познавање нуклеотидне секвенце дефинише клониране секвенцу.За ПЦР прво мора синтетише пар такозваних прајмерима који су кратка секвенца нуклеотида комплементарна ДНК фрагмент пропагирају.
После раздвајања два ланца ДНК фрагмената проучавају у реакционој смеши је додат супстанце које комплементарно везују за релевантним дијеловима ових ланаца.Затим следи одвајање новоформираних ДНК ланаца помоћу температурног третмана.На новоформираним влакна ДНК фрагмент поново се завршио комплементарних ланаца ензим ДНК полимеразе.
пример се може неограничено дуго или све док исцрпљивања слободних нуклеотида у реакционој смеши понавља, али обично 20-30 циклуса довољно да добије довољну количину испитиваних ДНК фрагмената за каснију манипулацију овог фрагмента.