סוגי ירושה שאינם מדינה

ידוע מספר גדול מספיק של מחלות גנטיות נגרמת על ידי שינוי ב- DNA, אשר יחד עם זאת אין תו חוקי התורשה של מנדל.מתחתיה יידונו המיטוכונדריה ירושה ומחלות המיטוכונדריה, כמו גם החתמה.ירושה

מיטוכונדריאלי ומחלות המיטוכונדריה

המיטוכונדריה הם אברונים הסלולר.המיטוכונדריה הוא קרום שני מאוד - חיצונית ופנימית, מולקולת הדנ"א מעגלית, כמו גם מערכות שעתוק ותרגום משלה.כל תא מכיל כמה מאות המיטוכונדריה.הם ביצעו מספר שרשרת ביוכימית חשוב של תגובות, אשר חשוב במיוחד הן התגובה חילופי תא אנרגיה.

כפי שכבר צוין, יש המיטוכונדריה DNA שלהם בכל מיטוכונדריון מכיל 10 או יותר מולקולות DNA.הגנום של הדנ"א המיטוכונדריה( mgDNA) מפוענח לחלוטין.שיבוש

של אינטראקציה בין המיטוכונדריה לבין הגנום גרעיני של גורמים מגוונים של מחלת המיטוכונדריה.

מאז mtDNA נמצא בציטופלסמה של תאים, זה עובר בתורשה רק דרך הקו האימהי.בציטופלסמה של הביצית, ישנם אלפי המיטוכונדריה ולכן רבבות מולקולות mtDNA.במקביל, הזרע יש רק כמה מולקולות mtDNA, אשר אינם כלולים במסגרת הביצית מופרית.לכן, גברים יורשים mtDNA מן האמהות שלהם, אבל לא להעביר אותו על צאצאיהם.סוג זה של ירושה נקרא ירושה אימהית או ירושה אימהית.

בדרך כלל כל העותקים mtDNA זהים, ואת המצב הזה נקרא gomoplazmiey.לפעמים מוטציות להתרחש mtDNA.בשל עבודה לא כל כך מושלם של מוטציות DNA פולימרז המיטוכונדריה ומערכות המתקן ב mtDNA להתרחש 10 פעמים בתדירות גבוהה יותר מאשר ב DNA גרעיני.הופעה של מוטציות באחד מולקולות mtDNA עשוי להוביל להופעת שתי אוכלוסיות של mtDNA בתא נקראת geteroplaziey.כתוצאה מחלוקת התא, mtDNA מוטציה נכנס תאים אחרים, שם היא ממשיכה להתרבות.

צריכת האנרגיה של רקמות שונות של הגוף שונה.האנרגיה הנצרכת ביותר היא מערכת העצבים.זו הסיבה מערכת זו מושפעת בעיקר על ידי מחלות המיטוכונדריה.סיווג

של מחלה המיטוכונדריה מבוסס על שני עקרונות:

1) חלבון מוטנט מעורב זרחון חמצוני אנרגיה;

2) אם mtDNA מוטציה או DNA גרעיני מקודד.

Class I של מחל המיטוכונדריה כולל לבר ניוון אופטי.המחלה מתגלה כאובדן חריף או תת-קרקעי של ראייה מרכזית עקב ניוון עצבים אופטיים.המחלה יכולה להתחיל הן בילדות והן בזקנה.אצל חלק מהחולים, האטרופיה של העצבים האופטיים משולבת עם הסימפטומים של אנצפלומיופתיה.אטרופיה אופטיים לבר נגרמת על ידי מוטציות בגנים mtDNA קידוד יחידות משנה של I.

מורכבים מחלקה זו מתייחסת למחלה ליי( encephalomyelopathy נמקית subacute).תסמונת Leia מתרחשת רק כאשר mtDNA מוטציה הוא לפחות 90% מכלל mtDNA.אם האחוז נמוך DNA המוטציה, התסמונת מתבטאת נוירופתיה, אטקסיה פיגמנטוזה רטיניטיס.

תסמונת נוירופתיה, אטקסיה וניוון רשתית פיגמנט( NARP) יכולים להתבטא ינקות ובהמשך, עד עשור 2nd חיים.מלבד פתולוגיה, אשר ירדה ב בשם התסמונת, חולים עשויים להיות דמנציה, התקפים, נוירופתיה motosensornaya, אובדן שמיעה.אפילפסיה מיוקלונוס

תסמונת סיבי שריר אדומים מרופט( MERRF), אשר באה לידי ביטוי אפילפסיה, דמנציה, אטקסיה, ו מיופתיה מתרחשת במקרה של מוטציה בגן של tRNA.התסמונת יכולה להתבטא בילדות ובבגרות.בנוסף לתסמינים אלו כאשר חולי תסמונת מרף לפעמים שנצפו אובדן שמיעה עצבי, דמנציה, ניוון עצב ראייה, diplegia ספסטי.בדרך כלל תסמונת זו מגלה את heteroplasmy מפורשת כך תסמונת אקספרסיבי משתנה באופן דרמטי.

נוספת תסמונת הנגרמת על ידי tRNA גני החלפת נקודה - תסמונת-פרקי שבץ encephalomyopathies המיטוכונדריה( Melas).יש לו גם heteroplasmy, וכתוצאה מכך, את ההבעה של תסמונת משתנה די הרבה.הביטויים הקליניים העיקריים כוללים encephalomyopathies, שבץ-מדינה, בדרך כלל חולף, עם פונקציות שיקום, פרכוסים, אטקסיה, מיוקלונוס, אפילפסיה, כאבי ראש מיגרנה.

K מחלות המיטוכונדריה הנגרמות על ידי מחיקות או הכפלות כוללות תסמונת קירנס-Sayre( מיופתיה, פרעות מוח קטנות ואי ספיקת לב), תסמונת פירסון( pancytopenia, חמצת לקטית, ו ספיקת לבלב), כמו גם ophthalmoplegia החיצוני פרוגרסיבית כרוני, המתבטא במחדלהמאה.אינטראקצית

לקויות בין הגנום המיטוכונדריאלי הגרעיני להסביר תסמונת דלדול mtDNA וחלוקת תסמונת המרובה mtDNA.שני התנאים הללו עוברות בירושה כנתון דומיננטי אוטוזומלית, כך הסיבה כנראה היא ממוטציות גרעיניות.מחלות שרשרת

נשימה במיטוכונדריה נגרמות על ידי מוטציות בגנים גרעיניים עלולות להיות מקובצי לשתי קבוצות - ו myopathies המיטוכונדריה, encephalomyopathies המיטוכונדריה.מחלות אלו עוברות בירושה כתכונות מנדליאני אך בשל חוסר אנזימים השייכים אחד המתחמים של שרשרת הנשימה של המיטוכונדריה.החתמת גנומית

כרגע שלוש בכיתה ידועה של חריגים זהים כללים מנדליאני כלאי דור 1.החריג הראשון כבר ידוע במשך זמן רב, והוא מזוהה עם ירושה מקושרת X.שני

, רק כי התמורה מתייחסת תכונות נקבעות על ידי גנים של mtDNA, אשר יש ירושה אימהית שנקראה.בליבה של שני מעמדות אלה של הסטייה חוק התורשה של מנדל בדלי התרומה הגנטית של הורים הגנוטיפ של הצאצאים.בשנת הירושה צמודה X של הצאצא יכול רק לקבל כרומוזום X מהאם, ואילו האב או מן כרומוזום X, או Y. כאשר הזיגוטה ירושת המיטוכונדריה שהוקמה על ידי המיזוג של תאי רבייה, ומקבלת המיטוכונדריה הכלול mtDNA שלהם רק דרך הביצה.לאחרונה

, גנטיקה והאמבריולוגיה תארו חריג שלישי - החתמה גנומית, שבו שני ההורים מועברים צאצאים לחלוטין גנים זהים, אבל הגנים האלה הם הורים חותמים מין ספציפיים, גנים אבהיים אימהיים מופעלים או מודחק( מודחק, חסום) במהלך gametogenesis בדרכים שונות.לכן, במקרים מסוימים חשוב מאיזה מההורשה עובר הגן.

המונח "החתמה»( חותם - «סימן») שהוצע לראשונה ב 1960 Crows מאוניברסיטת קולומביה, ארה"ב.יש

הגנום החתמת מקום מיוחד בקרב המנגנונים הספציפיים של הסדרת פעילות גן בשלבים המוקדמים של פיתוח, וכתוצאה מכך הבדלים בביטוי של אללים אימהי ואבהי הומולוגי.שינוי גנטי לאחר יכול להוביל העובדה שינויים בביטוי הגנים יועברו ביציבות בפיתוח דורות התא.החתמה גנומית, למשל, עשויה לשנות את המינון של גנים השולטים צמיחה עוברת, התפשטות תאים והתמיינות.החתמה למשל

של גנום של אדם היא מולה נכון, אשר מתרחשת כאשר ביצית מופרה, הכרומוזומים נטולה אימהיים, שני זרע.למרות הזמינות של סט מלא של דיפלואידי, העובר מוקדם של zygotes לוקח חריג: רקמות העובר עצמו אינו טופס.במקרה של מערכת כפולה של כרומוזומים אימהי teratoma המפותח - גידול embryonal.רק בגנום אימהי או אבהי בלבד אינו מסוגל להבטיח התפתחות תקינה של העובר.

על אפקט החתמה ברמה האורגניזמיים ציין בקשר עם נוכחות של שברי כרומוזומליות או כל הכרומוזומים יחיד( אבהי או אמהי) ממוצא - מה שנקרא uniparental disomy( OSA), כלומר קיים איכותי ולא חוסר איזון כרומוזום כמותית.

בשנים האחרונות באינטנסיביות חקר את ההשפעה של החתמה גנומית בקשר עם פתולוגיות שונות אצל בני אדם.דוגמאות של מחלות אשר מבוססות על תפקוד ההפרעה של אזורים המוטבעים של הגנום, די הרבה, כדי שנוכל לדבר על מעמד מיוחד של מחל אנושיות - "מחלות החתמה", מתוכם יש יותר מ 30.

נתונים המשכנעים ביותר שהושגו עם תסמונת פרדר-וילי( שב"ס)Enzhelmena תסמונת( SE) אשר, בעל הקליניים שונים באופן משמעותי, בעצם יש שינויים ציטוגנטית מולקולריים דומים.בקווית-Wiedemann

( SBV) די טוב למד מבחינת החתמה תסמונת שיש את המאפיינים המרכזיים הבאים: macrosomia, macroglossia, בקע טבורי, הגדילה את הרגישות גידולים.

החתמת גנומית תקשורת

עם הפרעות גנטיות אדם אחרים על כרומוזומים או רמת גנים פרטית היא גם נראית לעין בבירור למד כיום נרחב.כך, למשל, אטקסיה כוריאה ו spinnomozzhechkovoy הנטינגטון המחלה מתרחשת מוקדם יותר חמור אם הגנים שירש ממוצא אבהי.ב neurofibromatosis, ניוון myotonic, להיפך, המחלה יש התחלה מוקדמת כמובן כבד עם ירושה של גנים מוטציה מן האם.אין ספק לגבי המשמעות של הטבעה גנומית באטיולוגיה של גידול הגידול.

בשנים האחרונות, בעזרת שיטות גנטיות מולקולריות, תופעת ההטבעה הגנומית נצפתה במחלות רב-תחומיות.לדוגמה, בבירור לידי ביטוי טביעות אבהי נמצא אטופיק דרמטיטיס, אימהי - עם אסתמה הסימפונות atopy בילדים.עם סוכרת תלויי אינסולין, הסתברות גבוהה יותר של הטבעת אבהי נמצא.

הנדסה גנטית

שתוארו לעיל שיטות של גנטיקה מולקולרית, אשר משמשים כדי לזהות גנים מנדליאני בירושה מחלות אנושיות, שיטות כאלה הן חלק הבינלאומי "הגנום האנושי."להלן נבחן את עיקרי ההנדסה הגנטית ואת מהות הפרויקט "הגנום האנושי".

בפברואר 2001, בעת ובעונה אחת בשני כתבי עת, "טבע" לבין "מדע", הציג את התוצאות של הטיוטה של ​​כל, ללא קשר בגנום האנושי קבל זה מזה על ידי קונסורציום בינלאומי בפרויקט "Genomcheloveka" ואת "סלרה" החברה הפרטית, אשר פרויקט הגנוםאדם הוא מפעל מסחרי.פרסומים אלה, למרות חוסר השלמות של הפרויקט, הם הישג משמעותי של כל המדע הביולוגי והרפואה.

רקומביננטי DNA הטכנולוגיה

ואכן, בעת ההכרזה על "פרויקט הגנום האנושי" הוקמה מגמה חדשה לגמרי בגנטיקה מולקולרית, אשר נודעה בשם "הנדסה גנטית" או "טכנולוגיית ה- DNA רקומביננטי".זה האחרון יכול להיות מחולק לשני אזורים גדולים: טכניקות שיבוט DNA ושיטות ניתוח DNA, בעיקר קביעת רצף נוקליאוטידים במולקולת הדנ"א.

DNA שיבוט שיבוט של DNA in vivo( in vivo) כולל 6 שלבים:

1) קבלת שברי דנ"א כולל גנים או חלקיהם עם אנזים הגבלה;

2) רקומבינציה של שברי;

3) הוספת קטע DNA לתוך וקטור;

4) שינוי עם וקטור של האורגניזם המארח;

5) הקרנה עבור וקטור רקומביננטי;

6) מבחר של חוקרים משובטים מעניינים.

הקונספט של אנזימי הגבלה

בכל כרומוזום אנושי, יש רק גדילה מתמשכת אחת של DNA.קשה לארוז כדי להתאים את הכרומוזום.זה כמעט בלתי אפשרי לתמרן עם מולקולת DNA של אורך זה.לכן, גילוי בשנות ה -70.המאה העשרים.אנזימים חיידקיים מיוחדים שחתכו את הדנ"א לשברים נפרדים, היו רלוונטיים מאוד.אנזימים נקראו אנזימים הגבלה או endonucleases.בחיידקים, אנזימים אלה משמשים להגנה מפני הכניסה לתא של דנ"א זר.

רקומבינציה של שברי דנ"א

הגבלות לחתוך שתי גדילי דנ"א, אשר כתוצאה מכך טופס או קצוות דביקים או דביקים.דנ"א אורגניזם אחד הוא חתך עם הגבלת אנזים ספציפית למקומות מסוימים, כך DNA הזה אחרי ההגבלה( עיכול נקרא גם) תמיד ייתן את אותה הקבוצה של שברים.אם אתה משתמש בסוג אחד של חיתוך אנזים הגבלה של דנ"א אורגניזמים שונים, סט של אריחי יהיה שונה, אך רצף של נוקלאוטידים בתחום יקוצץ ב חתיכות בכל זאת, ולכן, משלימים אחד את השני ב היווצרות שברים יש קצוות דביקים.האחרון נקרא דביק בגלל המשלים הם יכולים להתחבר עם שברי אחרים נוצר על ידי אותה אנזים הגבלה או אחר אנזים הגבלה המהווה לאותן מטרות.השילוב של שברי עם קצוות משלימים דביק הוא מואץ וייצב על ידי אנזים מיוחד בשם ligase.לפיכך, אם אנזים הגבלה לחתוך את ה- DNA של שני סוגים שונים ומערבבים שברים, זה עלול ליצור חדש לגמרי, לא קיים בסביבה הטבעית של מולקולת הדנ"א רקומביננטי.

כדי לחקור קטע DNA של עניין לחוקר, יש להכפיל אותו.ניתן לעשות זאת על ידי שתי שיטות שונות, נעה אותו לתוך התא המארח, או לשכפל אותו במבחנה( in vitro).

כניסתה של שברי DNA לתוך תא מארח באמצעות וקטורי

לעבור קטע DNA בתא מארח משתמשת בדרך כלל עיצובים מיוחדים, אשר נקראים וקטורים.הנפוץ ביותר לשמש וקטורים ב חומרים חיידקי, ופאג'ים, שמרי הכרומוזומים בקטריאלי מלאכותיים.לאחרונה, הוצע להשתמש בכרומוזומים מלאכותיים אנושיים כווקטורים.יצירת ספריות גנומית

הגבלת של שברי DNA גנומי שיבוט שברי באמצעות וקטורים שונים היוו את הבסיס של היווצרות של ספריות גנומית.לשם כך הדנ"א הגנומי לחתוך או, למשל, אנזים הגבלה מסוימת מתעכל שברי וכתוצאה משובטים באמצעות וקטורים שונים המשמשים טכניקות DNA רקומביננטי.הספריה הגנומית צריכה להכיל לא רק גנים, אלא גם את כל הדנ"א שאינו מקודד בין הגנים.מאז עיכול אנזים ההגבלה לייצר שלם, כך שברי דנ"א נוצרים עם רצפים חופפים בחלקם של נוקלאוטידים.זה מקל על שחזור הבאים של דפוס של המיקום של שברי ב DNA יליד( DNA בגוף החי).בנוסף לספריות גנומיות, יש ספריות cDNA.

שיבוט של רצפי DNA באמצעות תגובת שרשרת של פולימראז( PCR)

יתר השיטה המתוארת של שיבוט רצפי DNA in vivo, יש גם שיטה שיבוט במבחנה, תגובת שרשרת של פולימראז שנקרא( PCR).

תנאי הכרחי PCR הוא ידיעת רצף נוקליאוטידים המגדיר את הרצף המשובט.עבור PCR צריך קודם לסנתז זוג פריימרים שנקרא, אשר הוא רצף נוקליאוטידים קצרים משלימים קטע DNA המופץ.

לאחר ההפרדה של שני גדילים של שברי DNA למדו את תערובת התגובה נוסף חומרים ובהשלמה נקשרים בקטעים רלוונטיים גדילים אלה.לאחר מכן הפרדה של רשתות DNA החדש שנוצר באמצעות טיפול טמפרטורה.כדי שהחוטים החדש שנוצר שבר DNA שוב להיות סיים גדילים משלימים ידי DNA פולימרז האנזים.לדוגמא

ניתן לחזור לנצח או עד אפיסת כוחות של נוקלאוטידים חופשיים תערובת התגובה, אבל בדרך כלל 20-30 מחזורים מספיק כדי לקבל כמות מספקת של שברי DNA נחקרו במשך כל מניפולציה הבאה של שבר זה.