Страница: 47/52
копий триплетов выше определенного порогового уровня сопро-
вождается гиперметилированием всей регуляторной GC-богатой
области, вследствие чего и происходит резкое снижение и
полное выключение транскрипционной активности - мутации по
типу " утраты функции" (loss-of-functions). Таким образом,
область CCG-повторов в этих локусах можно рассматривать, как
своеобразный cis-действующий элемент транскрипции (Willems,
1994, Mandel,1994).
Другой тип динамических мутаций описан для 6-ти раз-
личных тяжелых аутосомно-доминантных нейродегенеративных
расстройств (см. Главу X). Для всех этих заболеваний обнару-
жено присутствие удлиненных CAG-повторов в открытой рамке
считывания (ORF). Эти повторы транслируются в протяженные
полиглютаминовые треки, предположительно локализованные в
ДНК- связывающих доменах соответствующих белковых продуктов.
В результате белковые молекулы приобретают новые свойства,
нарушающие нормальные метаболические связи. Таким образом,
нестабильные CAG-повторы можно рассматривать, как
gain-of-function - мутации. Интенсивно обсуждается также
возможность участия амплификации CAG-повторов в формировании
предрасположенности к таким частым расстройствам центральной
нервной системы, как шизофрения и маниакально-депрессивный
психоз. Примером третьей группы болезней экспансии служит
миотоническая дистрофия. При этом заболевании огромные CTG
(или CAG) повторы локализованы в 3'-нетранслируемой области
гена. Они также рассматриваются, как факторы, нарушающие
нуклеосомную организацию гена и подавляющие его транскрипцию
Более подробно болезни экспансии рассмотрены в Главе X.
Раздел 4.2. Генетическая гетерогенность наследственных
заболеваний.
Одним из важных обобщающих итогов молекулярно-генети-
ческих исследований моногенных болезней явилось доказа-
тельство их генетической гетерогенности. Последняя может
быть вызвана разными причинами. Прежде всего, оказалось, что
один и тот же биохимический эффект (фенотип) может быть
обусловлен мутациями в разных генах. С другой стороны, мута-
ции одного и того же гена, как установлено, могут приводить
к совершенно разным клиническим проявлениям. Например, мута-
ции гена адренорецептора, сцепленого с Х-хромосомой, могут
быть причиной нейродегенеративного заболевания - болезни
Кеннеди, если они захватывают область тринуклеотидных повто-
ров (Глава X), и в то же время приводить к синдрому тестику-
лярной феминизации, то есть нарушениям половой дифференци-
ровки, если они затрагивают другие последовательности этого
же гена. Крайним выражением такой гетерогенности может слу-
жить пример с геном рецептора тирозинкиназы -RET, различные
мутации которого могут приводить к 4-м совершенно различным
наследственным синдромам, таким как семейная медуллярная
карцинома щитовидной железы, болезнь Гиршпрунга, множествен-
ная эндокринная неоплазия тип 2А (МЭН-2А) и тип 2B (МЭН-2B)
(Hayningen,1994). Подобные фенотипические разнообразия про-
явлений мутаций одного и того же гена получили название ал-
лельных серий. Термин используется уже около 20 лет для
описания групп из нескольких моногенных наследственных забо-
леваний, клинические проявления которых позволяют предпола-
гать их связь с разными генами, в то время как биохимические
и/или генетические исследования доказывают их аллельную при-
роду, то есть в основе их патогенеза лежат разные мутации
одного и того же гена.
В настоящее время известно более 100 таких болезней
(Romeo, McKusick, 1994). Для каждого заболевания из подобной
серии аллелизм мутаций уже доказан на молекулярном уровне.
Причины подобного фенотипического разнообразия могут быть
различными: (1) локализация мутантных аллелей в функциональ-
но разных доменах белка; (2) принципиально разный механизм
действия мутаций (loss-of-function, gain-of-function); (3)
присутствие в том же гене модифицирующего мутантного аллеля
или полиморфизма и (4) влияние генетического окружения на
проявление мутантного аллеля, то есть его взаимодействие с
определенными аллелями гена-модификатора или даже нескольки-
ми такими генами. Углубленный молекулярно-генетический ана-
лиз практически каждого наследственного заболевания указыва-
ет на его значительную генетическую гетерогенность, связан-
ную с различными мутациями гена. Некоторые примеры аллельных
серий и генетической гетерогенности заболеваний будут
рассмотрены более подробно в Главе X.
Раздел 4.3 Номенклатура мутаций.
Для практических целей и, главным образом, для чтения
научной литературы, важно знать, как записываются мутации.
До недавнего времени единой номенклатуры записи мутаций не
существовало. В 1992 г. двумя американскими учеными Артуром
Боде и Лап-Чи Тсуи была предложена универсальная стандартная
система для обозначения разных мутаций (Beudet, Lap-Сhee
Tsui, 1993). Она рассчитана как на запись аминокислотных за-
мен в белках, так и на нуклеотидные замены и перестановки в
ДНК. В первом случае, каждой аминокислоте соответствует од-
нобуквенный символ (Табл.4.1), слева записывается нормальный
вариант аминокислоты, справа - мутантный, а расположенный в
центре номер соответствует месту замены в цепочке первичного
продукта трансляции. Например, запись D44G означает замену
аспарагина на глицин в 44-м положении полипептидной цепи, а
A655E - аланина на глутамин в пложении 655 белкового продук-
та. Так записываются различные варианты аминокислотных замен
при миссенс мутациях. Буквой Х обозначается место остановки
синтеза полипептидной цепи при нонсенс мутациях. Например,
Q39X означает замену глицина на стоп сигнал в 39-м кодоне, а
W1282X - триптофан-триплета на стоп-кодон в положении 1282.
Отсутвие одной или нескольких аминокислот обозначают значком
^-дельта. Так, наиболее частая мутация, приводящая к муко-
висцидозу- ^F508 - означает отсутствие фенилаланина в 508
положении трансмембранного регуляторного белка муковисцидо-
за. Полиморфизмы, связанные с равноценной по функциональной
значимости заменой аминокислот, записывают через черточку.
Например, M/V470 - метионин или валин в положении 470.
Таблица 4.1. Символы аминокмслот.
------------------------T-----------------T--------------¬
¦ Аминокислоты 1¦ 0 Трехбуквенный 1¦ 0 Однобуквенный 1¦
¦ 1¦ 0 символ 1¦ 0 символ 1 ¦
+-----------------------+-----------------+--------------+
¦ Аланин 1¦ 0 Ala 1¦ 0 A 1 ¦
¦ Аргинин 1¦ 0 Arg 1¦ 0 R 1 ¦
¦ Аспарагин 1¦ 0 Asn 1¦ 0 N 1 ¦
¦ Аспарагиновая кислота 1¦ 0 Asp 1¦ 0 D 1 ¦
¦ Asn и/или Asp 1¦ 0 Asx 1¦ 0 B 1 ¦
¦ Цистеин 1¦ 0 Cys 1¦ 0 C 1 ¦
¦ Глутамин 1¦ 0 Gln 1¦ 0 Q 1 ¦
¦ Глутаминовая кислота 1¦ 0 Glu 1¦ 0 E 1 ¦
¦ Gln и/или Glu 1¦ 0 Glx 1¦ 0 Z 1 ¦
¦ Глицин 1¦ 0 Gly 1¦ 0 G 1 ¦
¦ Гистидин 1¦ 0 His 1¦ 0 H 1 ¦
¦ Изолейцин 1¦ 0 Ile 1¦ 0 I 1 ¦
¦ Лейцин 1¦ 0 Leu 1¦ 0 L 1 ¦
¦ Лизин 1¦ 0 Lys 1¦ 0 K 1 ¦
¦ Метионин 1¦ 0 Met 1¦ 0 M 1 ¦
¦ Фенилаланин 1¦ 0 Phe 1¦ 0 F 1 ¦
¦ Пролин 1¦ 0 Pro 1¦ 0 P 1 ¦
¦ Серин 1¦ 0 Ser 1¦ 0 S 1 ¦
¦ Треонин 1¦ 0 Thr 1¦ 0 T 1 ¦
¦ Триптофан 1¦ 0 Trp 1¦ 0 W 1 ¦
¦ Тирозин 1¦ 0 Tyr 1¦ 0 Y 1 ¦
¦ Валин 1¦ 0 Val 1¦ 0 V 1 ¦
L-----------------------+-----------------+---------------
Принципиальная схема записи и нумерации нуклеотидов
приведена на Рис.4.1. Отсчет нуклеотидов в молекуле ДНК на-
чинается с первого смыслового кодона, так что нуклеотид под
номером +1 соответствует первому нуклеотиду в молекуле кДНК.
Вверх по течению (или справа налево от 3' к 5'-концу) от
первого кодона нуклеотиды записывают со знаком "-", вниз по
течению (от 5 'к 3') - со знаком "+". Для многих генов
отсутствие точных данных о положении инициирующего сайта и
наличие нескольких мест инициации транскрипции существенно
затрудняют нумерацию нуклеотидов. Нуклеотиды экзонов обозна-
чают заглавными буквами, интронов - прописными.
В Табл.4.2. даны примеры обозначения различных мутаций
с использованием как аминокислотной, так и нуклеотидной ну-
мерации. Нуклеотидная система записи особенно важна для
обозначения делеций, инсерций, сплайсинговых мутаций и поли-
морфизмов, не связанных с заменами аминокислот или происхо-
дящими в нетранслируемых частях гена. В случае делеции или
инсерции одного или двух нуклеотидов приводится их буквенное
обозначение. Например, 441delA, 485insTA. При делеции или
инсерции трех и более нуклеотидов указывается только их
число. Так, 852del22 означает делецию 22 нуклеотидов, начи-
ная с 852-го нуклеотида, а 3320ins7 обозначает вставку 7 пар
оснований после нуклеотида 3320. В случае больших вставок
или делеций их размеры указыаются в килобазах, например
2115ins13kb, или обозначаются соответствующие инсертирован-
ные/ делетированные структурные элементы генома. Так,
2115insAlu означает инсерцию Alu-повтора после нуклеотида
Реферат опубликован: 26/04/2005 (122261 прочтено)