 |
Гетероплоидия. Понятие о хромосомных болезнях.
|
|
|
|
Анеуплоидия (гетероплоидия) -изменение числа хромосом, не кратное гаплоидному набору. В результате возникают особи с аномальным числом хромосом: моносомики (2n - 1), у которых не хватает одной хромосомы в какой-либо паре, и полисомики, у которых одна из хромосом может быть повторена несколько раз (например, трисомики — 2n + 1, тетрасомики — 2n + 2). У человека описаны трисомии по различным парам хромосом. Так, одна добавочная хромосома у человека вызывает болезнь Дауна — физическую и умственную отсталость; недостаток одной Х-хромосомы у женщин приводит к потере признаков пола (моносомия).
Хромосомные болезни – большая группа врожденных наследственных болезней, клинически характеризующихся множественными врожденными пороками развития. В их основе лежат хромосомные геномные мутации и аберрантные. Эти два типа мутаций объединяют общим термином «хромосомные аномалии».
Из 2000 известных в настоящее время наследственных заболеваний примерно 750 составляют хромосомные болезни, обусловленные изменением структуры и числа хромосом, т.е. хромосомными аберрациями и геномными мутациями.
Мутации возникают либо в гаметах родителей, либо в соматических клетках на ранних стадиях эмбриогенеза. Мутации в гаметах ведут к развитию полных форм нарушений хромосомного набора. Мутации в соматических клетках являются причиной возникновения соматического мозаицизма, когда только какая-то часть клеток организма отличается от нормальных клеток по структуре или числу хромосом. Мозаицизм может затрагивать как аутосомы, так и половые хромосомы.
Мозаики, как правило, имеют более стертые формы заболевания, чем лица с изменением числа или структуры хромосом в каждой клетке. При мозаицизме число аномальных клеток может быть различным и чем их больше, тем более ярко выражен симптомокомплекс той или иной хромосомной болезни. В некоторых случаях удельный вес аномальных клеток так невелик, что человек кажется фенотипически здоровым.
Хромосомные болезни на 60% обусловлены геномными мутациями и на 40% - структурными перестройками хромосом (аберрациями). В ряде случаев имеет место комбинирование геномных мутаций с хромосомными аберрациями.
Среди геномных мутаций при хромосомных болезнях чаще встречаются гетероплоидии: наличие в кариотипе одной или более добавочных хромосом или отсутствие какой-либо хромосомы. В первом случае говорят о трисомии или полисомии по какой-то из 23 пар хромосом. Во втором случае говорят о моносомии по одной из пар хромосом.
Полиплоидия и гаплоидия у человека, как правило, несовместимы с жизнью и элиминируются внутриутробно. Подсчитано, что 10% зародышей при медицинских абортах и 25% при самоабортах являются полиплоидными.
В литературе описаны единичные случаи рождения полиплоидных детей, но при полной форме полиплоидии они умирают через15 мин. - 7 суток после рождения. При мозаичной диплоидно-триплоидной форме дети иногда доживают до 9-10 лет.
Структурные изменения хромосом могут быть внутрихромосомными и межхромосомными, сбалансированными и несбалансированными. Сбалансированные - в геноме присутствуют все локусы, однако их расположение в хромосоме отличается от исходного нормального. Несбалансированные перестройки характеризуются утратой или удвоением участка хромосомы. Сбалансированные перестройки клинически не оставляют существенных фенотипических отклонений. Несбалансированные аберрации хромосом приводят к развитию патологического фенотипа. Половина структурных перестроек носит семейный характер, а гетероплоидии, как правило, являются спорадическими, т.е. вновь возникающими мутациями.
|
|
|
|
|
|
Спонтанные мутации, механизмы их возникновения.
Спонтанный мутагенез, т.е. процесс возникновения мутаций в организме в отсутствие намеренного воздействия мутагенами, представляет собой конечный результат суммарного воздействия различных факторов, приводящих к повреждениям генетических структур в процессе жизнедеятельности организма.
Причины возникновения спонтанных мутаций можно разделить на:
• экзогенные (естественная радиация, экстремальные температуры и др.);
• эндогенные (спонтанно возникающие в организме химические соединения-метаболиты, вызывающие мутагенный эффект; ошибки репликации, репарации, рекомбинации; действие генов-мутаторов и антимутаторов; транспозиция мобильных генетических элементов и др.).
Основным источником спонтанных мутаций служат эндогенные факторы, приводящие к повреждению генов и хромосом в процессе нормального клеточного метаболизма. Результат их действия — ошибки генетических процессов репликации, репарации и рекомбинации.
К эндогенным факторам спонтанного мутагенеза относится и мутагенная активность специальных элементов генома: генов-мутаторов и эндогенных метаболитов.
Возникновение мутаций зависит от особенностей первичной структуры ДНК в месте перестройки, и ряд исследователей полагают, что повышенной эндогенной мутагенностью обладают вообще все последовательности ДНК, находящиеся в состоянии изгиб. Именно такая конформационная структура ДНК свойственна: промоторным частям генов, местам начала репликации, местам контакта хромосом с ядерным матриксом, т.е. тем участкам ДНК, на которые воздействуют топоизомеразы, участвующие в процессах репликации, транскрипции, рекомбинации, в том числе, и негомологичной (незаконной). Результатом последней могут быть не только внутри генные мутации, но и крупные структурные перестройки хромосом (транслокации, инверсии и др.).
Понятие о генных болезнях.
Генные мутации – изменение строения одного гена. Это изменение в последовательности нуклеотидов: выпадение, вставка, замена и т.п. Например, замена А на Т. Причины – нарушения при удвоении (репликации) ДНК. Примеры: серповидноклеточная анемия, фенилкетонурия.
|
|
|
Генные болезни — это большая группа заболеваний, возникающих в результате повреждения ДНК на уровне гена. Термин употребляется в отношении моногенных заболеваний, в отличие от более широкой группы — Наследственные заболевания
Причины генных патологий
Большинство генных патологий обусловлено мутациями в структурных генах, осуществляющих свою функцию через синтез полипептидов — белков. Любая мутация гена ведет к изменению структуры или количества белка.
Начало любой генной болезни связано с первичным эффектом мутантного аллеля.
Основная схема генных болезней включает ряд звеньев:
мутантный аллель → измененный первичный продукт → цепь биохимических процессов в клетке → органы → организм
В результате мутации гена на молекулярном уровне возможны следующие варианты:
синтез аномального белка;
выработка избыточного количества генного продукта;
отсутствие выработки первичного продукта;
выработка уменьшенного количества нормального первичного продукта.
Не заканчиваясь на молекулярном уровне в первичных звеньях, патогенез генных болезней продолжается на клеточном уровне. При различных болезнях точкой приложения действия мутантного гена могут быть как отдельные структуры клетки — лизосомы, мембраны, митохондрии, пероксисомы, так и органы человека.
Клинические проявления генных болезней, тяжесть и скорость их развития зависят от особенностей генотипа организма, возраста больного, условий внешней среды (питание, охлаждение, стрессы, переутомление) и других факторов.
Особенностью генных (как и вообще всех наследственных) болезней является их гетерогенность. Это означает, что одно и то же фенотипическое проявление болезни может быть обусловлено мутациями в разных генах или разными мутациями внутри одного гена. Впервые гетерогенность наследственных болезней была выявлена С. Н. Давиденковым в 1934 г.
Общая частота генных болезней в популяции составляет 1-2 %. Условно частоту генных болезней считают высокой, если она встречается с частотой 1 случай на 10000 новорожденных, средней — 1 на 10000 — 40000 и далее — низкой.
Моногенные формы генных заболеваний наследуются в соответствии с законами Г. Менделя. По типу наследования они делятся на аутосомно-доминантные, аутосомно-рецессивные и сцепленные с Х- или Y-хромосомами.
|
|
|
