Генные мутации, хромосомные абберации, изменения генома: виды, механизмы, последствия. Виды наследственных форм патологии.

По характеру изменений в составе гена различают следующие типы мутаций:

Делеции — утрата сегмента ДНК размером от одного нуклеотида до гена.

Дупликации — удвоение или повторное дублирование сегмента ДНК от од­ного нуклеотида до целых генов.

Инверсии — поворот на 180° сегмента ДНК размером от двух нуклеотидов до фрагмента, включающего несколько генов.

Инсерции — вставка фрагментов ДНК размером от одного нуклеотида до целого гена.

Трансверсии — замена пуринового основания на пиримидиновое или наобо­рот в одном из кодонов.

Транзиции — замена одного пуринового основания на другое пуриновое или одного пиримидинового на другое в структуре кодона.

По последствиям генных мутаций их классифицируют на нейтральные, регуляторные и динамические, а также на миссенс- и нонсенс-мутации.

Нейтральная мутации (молчащая мутация) — мутация не имеет стенотипи­ческого выражения (например, в результате вырожденности генетического кода).

Миссенс-мутация — замена нуклеотида в кодирующей части гена — приво­дит к замене аминокислоты в полипептиде.

Нонсенс-мутация — замена нуклеотида в кодирующей части гена — приво­дит к образованию кодона-терминатора (стоп-кодона) и прекращению трансляции.

Регуляторная мутация — мутация в 5'- или З'-нетранслируемых областях гена, такая мутация нарушает экспрессию гена.

Динамические мутации — мутации, обусловленные увеличением числа три-нуклеотидных повторов в функционально значимых частях гена. Такие мутации могут привести к торможению или блокаде транскрипции, при­обретению белковыми молекулами свойств, нарушающих их нормальный метаболизм.

Хромосомные мутации (аберрации) характеризуются изменением структуры отдельных хромосом. При них последовательность нуклеотидов в генах обычно не меняется, но изменение числа или положения генов при аберрациях может привести к генетическому дисбалансу, что пагубно сказывается на нормальном развитии организма.

Различают внутрихромосомные, межхромосомные и изохромосомные аберрации.

Внутрихромосомные аберрации — аберрации в пределах одной хромосомы. К ним относятся делеции, инверсии и дупликации.

Межхромосомные аберрации — обмен фрагментами между негомологичными хромосомами. Они получили название транслокаций. Различают три вари­анта транслокаций: реципрокные (обмен фрагментами двух хромосом), нереципрокные (перенос фрагмента одной хромосомы на другую), роберт-соновские (соединение двух акроцентрических хромосом в районе их цент­ромер с потерей коротких плеч, в результате образуется одна метацентри-ческая хромосома вместо двух акроцентрических).

Изохромосомные аберрации — образование одинаковых, но зеркальных фраг­ментов двух разных хромосом, содержащих одни и те же наборы генов. Это происходит в результате поперечного разрыва хроматид через центромеры (отсюда другое название — центрическое соединение).

Геномные мутации характеризуются изменением числа хромосом. У человека известны полиплоидия (в том числе тетраплоидия и триплоидия) и анеуплоидия.

Полиплоидия — увеличение числа наборов хромосом, кратное гаплоидному. У человека полиплоидия, а также большинство анеуплоидий приводят к формированию леталей.

Анеуплоидия — изменение (уменьшение — моносомия, увеличение — три-сомия) числа хромосом в диплоидном наборе, т.е. не кратное гаплоидному. Механизмы возникновения: нерасхождение хромосом (хромосомы в анафазе отходят к одному полюсу, при этом на каждую гаме­ту с одной лишней хромосомой приходится другая — без одной хромосо­мы) и «анафазное отставание» (в анафазе одна из передвигаемых хромосом отстаёт от всех других).

Классификация наследственных болезней. Основные критерии классификации наследственных болезней: вид мутантных клеток и вклад наследственных факторов и среды.

11. Генные болезни: характеристика понятия; типы наследования и их основные признаки; примеры болезней.

Генные болезни – это разнородная по клиническим проявлениям группа заболеваний, которые вызываются генными мутациями

Для любого моногенного заболевания существенной характеристикой является тип наследования: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный, сцеплен­ный с хромосомой X (доминантный и рецессивный), голандрический (сцеп­ленный с хромосомой Y) и митохондриальный.

АУТОСОМНО-ДОМИНАНТНЫЙ ТИП НАСЛЕДОВАНИЯ

Примеры заболеваний: синдром Марфана, гемоглобинопатия М, хорея Хан­тингтона, полипоз толстой кишки, семейная гиперхолестеринемия, нейрофиб-роматоз, полидактилия.

Признаки заболевания. Одинаковая частота патологии у лиц мужского и женского пола. Наличие больных в каждом поколении родословной, т.е. регулярная переда­ча болезни из поколения в поколение (так называемый вертикальный ха­рактер распределения болезни). Вероятность рождения больного ребёнка равна 50% (независимо от пола ребёнка и количества родов).

Непоражённые члены семьи, как правило, имеют здоровых потомков (по­скольку не имеют мутантного гена).

Перечисленные признаки реализуются при условии полного доминирования (наличие одного доминантного гена достаточно для развития специфической клинической картины заболевания).

АУТОСОМНО-РЕЦЕССИВНЫЙ ТИП НАСЛЕДОВАНИЯ

Примеры заболеваний: фенилкетонурия, адреногенитальный синдром, кожно-глазной альбинизм, галактоземия, гликогенозы, гиперлипопротеинемии, му-ковисцидоз.

Признаки заболевания. Равная частота патологии у лиц мужского и женского пола. Проявление патологии в родословной «по горизонтали», часто у сибсов. Отсутствие заболевания у единокровных (дети одного отца от разных мате­рей) и единоутробных (дети одной матери от разных отцов) братьев и сестёр. Родители больного, как правило, здоровы. Это же заболевание может обна­руживаться у других родственников, например у двоюродных или трою­родных братьев (сестёр) больного.

Появление аутосомно-рецессивной патологии более вероятно при кровнород­ственных браках за счёт большей вероятности встречи двух супругов, гетерози­готных по одному и тому же патологическому аллелю, полученному от их об­щего предка. Чем больше степень родства супругов, тем эта вероятность выше.

СЦЕПЛЕННОЕ С ХРОМОСОМОЙ Х-ДОМИНАНТНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ

Примеры заболеваний: одна из форм гипофосфатемии — витамин D-рези­стентный рахит, болезнь Шарко—Мари-Тута Х-сцепленная доминантная, ро-то-лице-пальцевой синдром типа I.

Признаки заболевания. Поражены лица мужского и женского пола, но женщины в 2 раза чаще. Передача больным мужчиной патологического аллеля всем дочерям и только дочерям, но не сыновьям. Сыновья получают от отца хромосому Y. Передача больной женщиной заболевания и сыновьям, и дочерям с равной вероятностью. Более тяжёлое течение заболевания у мужчин, чем у женщин.

СЦЕПЛЕННОЕ С ХРОМОСОМОЙ Х-РЕЦЕССИВНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ

Примеры заболеваний: гемофилия А, гемофилия В, Х-сцепленная рецессивная болезнь Шарко—Мари—Тута, дальтонизм, мышечная дистрофия Дюшенна—Бек-кера, синдром Калльмана, болезнь Хантера (мукополисахаридоз типа II), гипо-гаммаглобулинемия брутоновского типа.

Признаки заболевания

Больные рождаются в браке фенотипически здоровых родителей. Заболевание наблюдается почти исключительно у лиц мужского пола. Мате­ри больных — облигатные носительницы патологического гена. Сын никогда не наследует заболевание от отца. У носительницы мутантного гена вероятность рождения больного ребёнка равна 25% (независимо от пола новорождённого), вероятность рождения больного мальчика равна 50%.

ГОЛАНДРИЧЕСКИЙ, ИЛИ СЦЕПЛЕННЫЙ С ХРОМОСОМОЙ Y, ТИП НАСЛЕДОВАНИЯ

Гены, ответственные за развитие патологического признака, локализованы в хромосоме Y.

Примеры признаков: гипертрихоз ушных раковин, избыточный рост волос на средних фалангах пальцев кистей, азооспермия.

Признаки. Передача признака от отца всем сыновьям и только сыновьям. Дочери ни­когда не наследуют признак от отца. «Вертикальный» характер наследования признака. Вероятность наследования для лиц мужского пола равна 100%.

МИТОХОНДРИАЛЬНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ

Примеры заболеваний (митохондриальные болезни): атрофия зрительного не­рва Лебера, синдромы Лея (митохондриальная миоэнцефалопатия), MERRF (миоклоническая эпилепсия), кардиомиопатия дилатационная семейная.

Признаки заболевания. Наличие патологии у всех детей больной матери. Рождение здоровых детей у больного отца и здоровой матери.

Указанные особенности объясняются тем, что митохондрии наследуются от матери.