Быстрый поиск

Реферат: Литература - Другое (книга по генетике)

p>гена (GUSB) в мутантные стволовые клетки мышей приводило к

длительной экспрессии бета-глюкуронидазы, снижению лизосо-

мального накопления в печени и мозге и частичной коррекции

болезни у трансгенных животных (Wolf et al.,1992). В другом

эксперименте GUBS-кДНК вводили в культивируемые мутантные

фибробласты кожи мышей и затем трансдуцированные клетки имп-

лантировали подкожно мутантным мышам. У всех животных наблю-

дали экспрессию введенного гена и полное исчезновение ли-

зосомальных отложений в печени и в мозге (Sly, 1993). Полу-

ченные результаты подтверждают принципиальную возможность

лечения, по крайней мере, некоторых лизосомных болезней с

помощью методов генной терапии.

Раздел 10.3. Болезни экспансии, вызванные "динамически-

ми" мутациями.

Обнаруженный в 1991г. новый тип так называемых динами-

ческих мутаций и связанные с ними наследственные заболевания

частично рассматривались нами в Главе IV. Однако их уникаль-

ность, необычный механизм экспрессии, особенности наследова-

ния, быстрый рост нозологий, обусловленных подобными наруше-

ниями в последовательности ДНК, и, как оказалось, достаточно

широкая распространенность (см.Табл.9.2) делают целесообраз-

ным их более подробный анализ.

Как упоминалось, этот тип мутаций пока найден только у

человека и не зарегистрирован ни у одного вида млекопитающих

или других хорошо изученных организмов (дрозофила, нематоды

и пр.). Суть мутаций заключается в нарастании числа триплет-

ных повторов, расположенных в регуляторной или в кодирующей,

а значит и в транслируемой части генов. Впервые такой тип

мутации был обнаружен при молекулярном анализе синдрома фра-

гильной (ломкой) Х-хромосомы, наследственная передача кото-

рой не подчинялась обычным менделевским законам. В дальней-

шем аналогочные динамические мутации были описаны и при 7

других наследственных заболеваниях, контролируемых генами,

расположенными на разных хромосомах - Таблица 10.2. Вместе с

тем, все нижеперечисленные нозологии имеют ряд общих призна-

ков, позволяющих объеденить их в одну самостоятельную груп-

пу. Прежде всего, для триплетных повторов, экспансия которых

блокирует функцию гена, характерен выраженный популяционный

полиморфизм, причем число аллелей может варьировать от еди-

ниц до нескольких десятков. Другой их особенностью является

доминантный тип наследования, характерный как для Х-сцеплен-

ных генов, так и для генов, находящихся на аутосомах. Осо-

бенностью практически всех болезней "экспансии" является

также эффект антиципации (ожидания), смысл которого заключа-

ется в нарастании тяжести симптомов заболевания в последую-

щих поколениях, что, как оказалось, является результатом на-

копления ("экспансии") исходного числа триплетов после того

как их количество возрстает больше нормального. Характерными

для этих нозологий являются и особенности их передачи по-

томству: для некоторых заболеваний типична передача по мате-

ринской (Fra-X, миотоническая дистрофия), а для других -

преимущественно по отцовской линии (хорея Гентингтона).

Практически для всех "динамических" мутаций характерно пора-

жение головного мозга и особенно подкорковых структур, при-

чем тяжесть заболевания и его начало четко коррелируют с

числом повторов. Молекулярный анализ этих генов позволяет

предполагать определенное сходство механизма экспансии трип-

летов, которая, по всей вероятности, происходит в митозе,

затрагивает чаще аллели с начально большим числом повторов,

при этом нередко сигналом экспансии является утрата негомо-

логичного триплета, в норме разделяюего цепочку монотонных

повторов. Вместе с тем, патогенетические механизмы проявле-

ния мутаций экспансии принципиально различны. В случае раз-

личных вариантов FRAX мутаций наблюдается блок экспрессии

соответствующих генов вследствие стабильного метилирования

области CpG островка в промоторной части генов. При миотони-

ческой дистрофии нарушение экспрессии, по-видимому связано с

ошибками взаимодествия транскрибируемой нити ДНК с нуклеосо-

мами. В случае остальных сугубо нейродегенеративных заболе-

ваний (хорея Гентингтона, спинально-бульбарная мышечная ат-

рофия и др.) экспрессия гена не нарушена, однако, образую-

щийся белковый продукт с необычно длинной полиглутаминовой

цепочкой каким-то образом нарушает процессы нормального ме-

таболизма нервных клеток подкорковых отделов мозга.

Таким образом, причиной повреждающего действия одних

"динамических" мутаций является блок генной экспрессии, то

есть потеря функции (loss-of-function mutation), тогда как

другие мутации того же типа, связанные с нейродегенративными

заболеваниями, ведут к появлению белковых продуктов с ано-

мальными функциями ( мутации типа -gain-of-function). Инте-

ресно отметить, что помимо динамических мутаций для каждого

названного гена обнаружены единичные точковые мутации, число

которых крайне невелико. Для каждой болезни "экспансии" раз-

работан свой вариант диагностики, основанный на ПЦР. Ампли-

фикация области триплетных повторов и дальнейший электрофо-

ретический анализ синтезированных продуктов позволяет опре-

делить число повторов, то есть провести генотипирование ал-

лелей. Вместе с тем, при числе повторов более 200, амплифи-

кация с помощью ПЦР обычно не достигается. В этих случаях

размеры участка повторов определяются методом блот-гибриди-

зации с соответствующими ДНК зондами. Например, используются

зонды StB12.3, Ох1.9 или Ох 0.55 в случае синдрома FRAXA;

зонд cDNA25 в случае миотонической дистрофии.

Подробней с этой интересной группой заболеваний можно

ознакомиться в ряде обзоров (Willems, 1994; Баранов и

др.,1993; Иллариошкин и др., 1995).

Таблица 10.2. Болезни экспансии, вызванные динамическими му-

тациями.

-----------------------T-----------T-------T-----T------T------T----------------------¬ Болезнь, номер по ¦ Ген, лока-¦Триплет¦Норма¦Прему-¦Мута- ¦Литература ¦ МакКьюсику (MIM) ¦ лизация ¦ ¦ ¦тация ¦ция ¦ ¦ -----------------------+-----------+-------+-----+------+------+----------------------+ Синдром ломкой X-хро- ¦FMR1, FRAXA¦(CGG)n ¦5-50 ¦50-90 ¦>90 ¦Rousseau et al.,1991 ¦ мосомы; 309550¦Xq27.3 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Hirst et al.,1991 ¦ -----------------------+-----------+-------+-----+------+------+----------------------+ Синдром ломкой X-хро- ¦FMR2, FRAXE¦(CGG)n ¦6-25 ¦25-200¦>200 ¦Knight et al.,1994 ¦ мосомы тип 2; 309548¦Xq27.3 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ -----------------------+-----------+-------+-----+------+------+----------------------+ Миотоническая дистро- ¦DM, MP-1 ¦(CTG)n ¦5-10 ¦19-30 ¦>30 ¦Shelbourne et al.,1992¦ фия; 160900¦19q13.3 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Wieringa,1994 ¦ -----------------------+-----------+-------+-----+------+------+----------------------+ Хорея Гентингтона; ¦HD, IT-15 ¦(CAG)n ¦6-37 ¦ ¦37-121¦Huntington's Dis. ¦

143100¦4p16.3 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Collab.Res.Group,1993 ¦ -----------------------+-----------+-------+-----+------+------+----------------------+ Спинально-мозжечковая ¦SCA1 ¦(CAG)n ¦6-39 ¦ ¦41-81 ¦Orr et al.,1993 ¦ атаксия тип 1; 164400¦6p21.3 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Chung et al.,1993 ¦ -----------------------+-----------+-------+-----+------+------+----------------------+ Денто-рубральная-палли-¦DRPLA, B-37¦(CAG)n ¦7-34 ¦ ¦54-75 ¦ Koide et al.,1994 ¦ до-люисовая дегенерация¦12pter-p12 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Nagafuchi et al.,1994¦

125370¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ -----------------------+-----------+-------+-----+------+------+----------------------+ Спинально-бульбарная ¦AR ¦(CAG)n ¦12-33¦ ¦40-62 ¦La Spada et al.,1991 ¦ мышечная атрофия;313200¦Xq11-q12 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ -----------------------+-----------+-------+-----+------+------+----------------------+ Спинально-мозжечковая ¦MJD ¦(CAG)n ¦13-36¦ ¦68-79 ¦Kawaguchi et al.,1994 ¦ дегенерация Мачадо- ¦14q32.1 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Джозефа ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ -----------------------+-----------+-------+-----+------+------+-----------------------

Раздел 10.4. Моногенные наследственные болезни, диаг-

ностируемые молекулярными методами в России.

Сводка, представленная в таблице 10.3, составлена на

основании анализа работ основных отечественных лабораторий и

публикаций, связанных с проблемой молекулярной диагностики

наследственных болезней. Сводка не является исчерпывающей и

включает преимущественно те заболевания для которых возможна

или уже проводится диагностика на внутриутробных стадиях

развития (Баранов, 1994).

Таблица 10.3. Моногенные наследственные болезни, диагности-

руемые молекулярными методами и доступные пренатальной диаг-

ностике в России.