 |
РУБРИКИ |
Литература - Другое (книга по генетике) |
РЕКЛАМА |
||
|
Литература - Другое (книга по генетике)---------+ Ганглиозидоз GMI; му-¦Неизвестно ¦Миссенс -10; дуплик.-2;¦Oshima et al.,1988 ¦ кополисахаридоз 1YB, ¦ ¦I51T и R201C-мажорные в¦Noshimoto et al.,1991 ¦ 230500; 3p21.33; ¦Галактозидаза ¦в Японии, R482H и W273L¦Suzuki et. al.,1993 ¦ GLB1.12; кДНК - 2кб ¦бета-1; 677¦мажорные в Европе ¦Mosna et al.,1992 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Ганглиозидоз GM2-I, ¦1 : 300 000; у¦Миссенс-34;дел.-8;инс.-¦Proia et al.,1987 ¦ варианты B,B1 и псев-¦евреев 1:3 000¦2;сплайс.-8; Мажорные:у¦Myerowitz et al.,1988 ¦ до AB;Тея-Сакса б-знь¦Гексозаминида-¦евреев-инс.4 н.-70%,спл¦Arpaia et al.,1988 ¦ 272800; 15q23-q24; ¦за A, альфа ¦айс.-20%;G269S-взр.-20%¦Navon et al.,1989 ¦ HEXA.52; 35 кб, 14экз¦ 529¦не евреи - R247W - 32% ¦Triggs-Raine et al.,1992¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Ганглиозидоз GM2, тип¦1 : 300 000 ¦Миссенс -5; делеции -2;¦Proia: 1988 ¦ II,Зандхоффа болезнь,¦ ¦инсерции - 2; Мажорные:¦Neote et al.,1990 ¦ 268800; 5q13; ¦Гексозаминида-¦16-кб делеция 1-5 экз.-¦Wakamatusi et al.,1992 ¦ HEXB.9; 40 кб, 14экз.¦за B,бета; 556¦27%;делеция 50кб; P417K¦McInnes et al.,1992 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Ганглиозидоз-GM2, AB ¦Очень редко ¦Миссенс -3: C107R; ¦Heng et al.,1993 ¦ вариант, ¦ ¦R169P; C138R (1 пациент¦Schroder et al.,1993 ¦ 272750; q31.3-q33.1;¦GM2-активатор-¦гомозиготен) ¦ ¦ GM2A.3; ¦ный белок; 193¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Гоше болезнь; глико- ¦1:600 у евреев¦Миссенс -30;инс.-1;деле¦Sorge et al.,1985 ¦ сфинголипидоз, ¦изол. в Швеции¦ции-3;сплайс.-1; Мажор-¦Sorge et al.,1987 ¦ 230800; 1q21; ¦Глюкоцеребро- ¦ные (98%):N370S, L444P,¦Beutler et al.,1992 ¦ GBA.36; ¦зидаза; 644¦R463C,84insG;IVS2+1 G-A¦Horowitz et al.,1994 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Лейкодистрофия глобо-¦1 : 50 000 в ¦Нонсенс мутация:E369TER¦Zlotogora et al.,1990 ¦ ид-клеточная, Краббе,¦Швеции ¦ ¦Sakai et al.,1994 ¦ 245200; 14q21-q31; ¦Галактозилцера¦ ¦ ¦ GALC.1; кДНК -3.78 кб¦мидаза 669¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Лейкодистрофия ¦1 : 100 000 ¦Миссенс -7; делеции -2;¦Stein et al.,1989 ¦ метахроматическая, ¦ ¦сплайс. -2; регулят. -1¦Polten et al.,1991 ¦ 250100; 22q13.31-qter¦Арилсульфатаза¦Мажорные:P426L и сплайс¦ ¦ ARSA.12; 8 экз¦A 507¦2 -70%, регулят. - 1-2%¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Лейкодистрофия мета- ¦Редко ¦Миссенс -4: T23I,T216I,¦Rorman et al.,1992 ¦ хроматическая, SAP1 ¦ ¦C241S,F385C; ¦Wenger et al.,1989 ¦ деф.; Гоше б-нь, ¦ ¦инсерция 33 н. -1; ¦ ¦ 176801; 10q21-q22; ¦Просапозин ¦регуляторная мутация в ¦ ¦ PSAP.6; 20 кб, 13экз.¦ 511¦инициирующем кодоне -1 ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Лизосомальной кислой ¦ ¦ ¦Pohlmann et al.,1988 ¦ фосфатазы деф., ¦Кислая фосфата¦ ¦ ¦ 171650; 11p12-p11; ¦за 2, лизосом-¦ ¦ ¦ ACP2.; кДНК-2.1 кб ¦ная 423¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Липидоз сфингомиелино¦Редко ¦Миссенс - 8; делеции -3¦Quintern et al.,1989 ¦ вый;Ниманна-Пика бо- ¦ ¦Мажорные:тип A евреи: ¦Levran et al.,1991 ¦ лезнь,тип A/B, ¦ ¦R496L,L302P,дел.1н.P330¦Schuchman et al.,1992 ¦ 257200; 11p15.4-p15.1¦Сфингомиелина-¦в комплексе 65%; тип B ¦Suchi et al.,1992 ¦ ¦ SMPD1.11; ¦за 629¦Сев.Африка R608del->80%¦Takahashi et al.,1992 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Ниманна-Пика болезнь,¦Очень редко ¦ ¦Carstea et al.,1993 ¦ тип C, ¦ ¦ ¦Kurimasa et al,1993 ¦ 257220; 18p; ¦ ¦ ¦ ¦ NPC.; ¦ ¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Ниманна-Пика болезнь,¦Очень редко ¦ ¦Winsor et al.,1978 ¦ тип D, ¦ ¦ ¦ ¦ 257250; ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Маннозидоз, альфа B, ¦50-100 случаев¦ ¦Kaneda et al.,1987 ¦ лизосомальный, ¦Лизосомальная ¦ ¦ ¦ 248500; 19p13.2-q12;¦альфа-D-манно-¦ ¦ ¦ MANB.; ¦зидаза B ¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Маннозидоз, бета, ¦Очень редко ¦ ¦Lundin,1987 ¦ ¦Лизосомальная ¦ ¦ ¦ 248510; chr.4?; ¦бета маннози- ¦ ¦ ¦ MANB1.; ¦даза ¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ MASA синдром (сложная¦Редко ¦ ¦Schrander- Stumpel ¦ спастическая парапле-¦ ¦ ¦et al.,1990 ¦ ¦ гия), 303350; Xq28; ¦Маннозосвязыва¦ ¦Rosenthal et al.,1992 ¦ MASA.; ¦ющий лектин248¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Мукополисахаридоз 1; ¦1:100 000, ¦Нонсенс -4; миссенс -3;¦Scott et al.,1991 ¦ Гурлера синдром;Шейе,¦1:600 000-Шейе¦сплайс. -1; дел. 1н. -1¦Scott et al.,1992 ¦ 252800; 4p16.3; ¦Альфа-L-идуро-¦Мажорные: W402X (31%), ¦Moskowitz et al.,1993 ¦ IDUA.9; 19 кб, 14экз.¦нидаза 653¦Q70X (15%), P533R (3%) ¦Scott et al.,1993 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Мукополисахаридоз II;¦1:70 000 в Из-¦20% -крупные делеции,из¦Wilson et al.,1990 ¦ Хантера синдром, ¦раиле ¦них 4,5 % -всего гена; ¦Bunge et al.,1993 ¦ 309900; Xq28; ¦Идуронат-2- ¦делеции 1-3н-7;миссенс-¦Flomen et al.,1993 ¦ IDS.29; 24 кб, 9 экз.¦сульфатаза 550¦13;нонсенс -4;сплайс.-5¦Hopwood et al.,1993 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Мукополисахаридоз ¦1 : 24 000 в ¦ ¦Kresse et al.,1971 ¦ IIIA,Санфилиппо синд-¦Нидерландах ¦ ¦ ¦ ром A, 252900; ¦(все типы A-D)¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Мукополисахаридоз ¦Наиболее часто¦ ¦Pande et al.,1992 ¦ IIIB,Санфилиппо синд-¦на юге Европы ¦ ¦ ¦ ром B, 252920;Chr.17?¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Мукополисахаридоз III¦Редко ¦ ¦Zaremba et al.,1992 ¦ C, Санфилиппо синдром¦ ¦ ¦ ¦ C, 252930;Chr.14 или ¦ ¦ ¦ ¦ 21?; ¦ ¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Мукополисахаридоз III¦Редко ¦ ¦Robertson et al.,1988a ¦ Санфилиппо синдром D,¦N-ацитил-глюко¦ ¦Robertson et al.,1988b ¦ 252940; 12q14; ¦зоамин-6-суль ¦ ¦ ¦ GNS.; ¦фатаза 552¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Мукополисахаридоз IYA¦1 : 300 000 ¦Миссенс - 3: N204K, ¦Tomatsu et al.,1991 ¦ Моркио синдром, ¦ ¦A138V, R386C; ¦Tomatsu et al.,1992 ¦ 253000; 16q24.3; ¦Галактозамин-6¦делеция 2 н. - 1 ¦Masuno et al.,1993 ¦ GALNS.4; ¦сульфатаза 522¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Мукополисахаридоз YI;¦Редко ¦Миссенс - 4: C137V, ¦Litjens et al., 1989 ¦ Марото-Лами синдром, ¦ ¦C117R, L236P, C405Y; ¦Schuchman et al.,1990 ¦ 253200; 5q11-q13; ¦Арилсульфатаза¦делеция 1н. - 1 ¦Jin et al.,1992 ¦ ARSB.5; ¦B 533¦ ¦Litjens et al., 1992 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Мукополисахаридоз YII¦Очень редко ¦Миссенс - 5: A619V, ¦Guise et al.,1985 ¦ Слая синдром, ¦ ¦R382C, R216W, R354W, ¦Oshima et al., 1987 ¦ 253220, 7q21.11; ¦Бета-глюкуро- ¦R611W ¦Miller et al.,1990 ¦ GUSB.5; 21 кб, 12экз.¦нидаза 651¦ ¦Tomatsu et al.,1991 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Сиалидоз типы I и II;¦50-100 случаев¦ ¦Oohira et al.,1986 ¦ липомукополисахаридоз¦ ¦ ¦Klein et al.,1986 ¦ 256550; 6p21.3; ¦Нейраминида- ¦ ¦Sasagasako et al.,1993 ¦ NEU.; ¦за-1 ¦ ¦ ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Фукозидоз, ¦30-60 случаев ¦Нонсенс - 5:Q351X-мажор¦Fowler et al.,1986 ¦ ¦Фукозидаза аль¦ная (20%), E375X, Q77X,¦Kretz et al.,1992 ¦ 230000; 1p34; ¦фа-L-1,ткане- ¦W382X, Y211X;делеции -4¦Roychoudhuri et al.,1988¦ FUCA1.10; 23 кб, 8экз¦вая 461¦(экз2-1,1н-3);сплайс.-1¦Seo et al.,1993 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------- 1) - через ";" указаны различные наименования болезней либо аллельные варианты 2) - после наименования гена через "." указано количество идентифицированных мутантных аллелей к июлю 1994г. 3) - размеры генов указаны в килобазах (кб), иногда вместо размеров гена указаны размеры кДНК или мРНК 4) - размеры белка указаны в правом нижнем углу 5) - при количестве мутаций, меньшем 5, все они указываются после знака ":", при большем количестве перечисляются только типы мутаций 96) - частоты заимствованы из сводной таблицы Scriver et al., 189. Сокращения - взр.- взрослые; дел.- делеция; дупл.- дуплика- ция; инс. - инсерция; н.- нуклеотиды; сплайс. - замена нуклеотидов в донорном или акцепторном сайтах сплайсинга или мутации в интронных об- ластях, создающие новый сайт сплайсинга; экз.- экзон Из таблицы 10.1 следует, что для 29 из 31 лизосомных болезней определена хромосомная локализация гена, причем в 26 случаях - абсолютно однозначно. 23 лизосомных гена клони- рованы. Для 20 лизосомных заболеваний описаны различные му- тантные аллели, что подтверждает правильность идентификация соответствующих генов (см.Главу III). Для 12 заболеваний на- йены мажорные мутации в различных популяциях. Для 8 заболе- ваний общее количество идентифицированных мутаций пока не превысило шести и, возможно, мажорные мутации для них еще будут идентифицированы. Спектр мутаций в разных лизосомных генах очень разнооб- разен. Так, при болезни Фабри наряду с явным преобладанием миссенс мутаций обнаружено 14 внутригенных перестроек разме- рами от 0.4 до 8 кб, многие из которых имеют точки разрыва в экзоне 2 - области локализации большого числа Alu-повторов. Сам ген GLA содержит 12 различных Alu-элементов, составляю- щих около 30% его длины. В местах разрывов часто обнаружива- ются короткие прямые и обращенные 2-6 нуклеотидные повторы. Одним из возможных механизмов возникновения структурных пе- рестроек в данном гене может быть незаконная Alu-Alu реком- бинация или, что более вероятно, рекомбинация между коротки- ми повторами. Участие Alu-элементов предполагается также при возникновении 16-кб делеции промоторной области и первых 5-и экзонов гена HEXB - мажорной мутации при болезни Зандхоффа. Нарушение процесса рекомбинации является, по-видимому, при- чиной возникновения очень большого числа крупных и мелких делеций в IDS-гене при синдроме Хантера. Высокая концентра- ция CpG динуклеотидов рассматривается как возможный эндоген- ный механизм возникновения мажорной среди евреев-ашкенази мутации P330FS в гене SPDM1 при болезни Ниманна-Пика типа B, так как эта делеция возникает в районе, где из 10 остатков 9 составляют цистеины. Делеции целых экзонов или инсерции интронных областей возникают сравнительно часто в результате точковых мутаций в донорных или акцепторных сайтах сплайсинга. Примерами являют- ся мажорная в Японии сплайсинговая мутация, сопровождающаяся делецией 7-го экзона гена- PPGB, приводящая к галактосиалидо- зу и сплайсинговая мутация IVS2+1, обусловливающая вырезание экзона 2 гена GBA при болезни Гоше. Появление в результате точковой мутации в интронной области нового сайта сплайсинга также может сопровождаться структурными перестройками. Тако- ва, в частности, природа 33-нуклеотидной инсерции в гене PSAP при метахроматической лейкодистрофии, обусловленной дефицитом SAP1; 24-кб инсерции в гене HEXB при болезни Зандхоффа и 5-нуклеотидной инсерции в гене IDUA при синдроме Шейе. Важно отметить, что подобные мутации совместимы с образованием не- большого числа функционально активных мРНК, следствием чего является относительно более мягкое течение соответствующих форм заболеваний. В некоторых случаях возникновению мутаций может способствовать наличие псевдогена. Молекулярный анализ псев- догена, тесно сцепленного с геном GBA, показал, что, по крайней мере, 4 мутации, обнаруженные у пациентов с болезнью Гоше, присутствуют в норме в псевдогене. Это 2 мажорные му- тации - L444P и IVS2+1 и еще 2 миссенс мутации в 10-м экзоне (A456P и V460V). Подобное сходство несомненно указывает на фундаментальную роль псевдогена в образовании мутаций в GBA-гене. В то же время само по себе присутствие псевдогена не является мутагенным фактором, особенно если сам ген и его псевдоген локализованы в разных хромосомах, как, например, в случае генов GM2A и FUCA1, псевдогены которых находятся в хромосоме 3 и в области 2q31-q32, соответственно. Для двух лизосомных болезней - фукозидоза и синдрома Гурлера, мажорными являются нонсенс мутации. Более того, при фукосидозе все известные к настоящему времени мутации приво- дят к полному отсутствию продукта FUCA1-гена. Так, наряду с мажорной мутацией Q351X, представленной в 20% хромосом у больных фукосидозом, описаны еще 4 нонсенс мутации и 4 деле- ции со сдвигом рамки считывания. При синдроме Гурлера две мажорные нонсенс мутации - W402X и Q70X, составляют около 50% всех известных мутантных аллелей гена IDUA. Кроме того, при этом заболевании зарегистрированы еще 4 минорные по частоте нонсенс мутации и 1 делеция со сдвигом рамки считы- вания. 3 миссенс мутации и интронная мутация, создающая до- полнителный сайт сплайсинга в гене IDUA, не приводят к пол- ному блоку синтеза идуронидазы и реализуются в виде синдрома Шейе. Уместно заметить, что оба заболевания - синдром Гурле- ра и синдром Шейе, являются классическим примером фенотипи- ческого разнообразия, обусловленного существованием аллель- ных серий (см.Главу IV). Такой спектр крайне тяжелых мутаций нельзя объяснить только повышенной частотой их возникнове- ния. Более вероятным представляется предположение о том, что кодируемые FUCA1- и IDUA-генами белки обнаруживают опреде- ленную устойчивость к небольшим повреждениям и сохраняют функциональную активность при определенных аминокислотных заменах, то есть миссенс аллели в этих генах проявляют себя как нейтральные мутации и не приводят к развитию заболева- ний. Хорошо известно, что распространение мутаций в популя- циях определяется не только, и не столько повышенной часто- той их возникновения, но многими другими популяционно-гене- тическими факторами и, в первую очередь, связано с эффектом основателя (см.Главу V). Типичным следствием эффекта основа- теля, как известно, является наличие различных мажорных по частоте мутаций одного и того же гена у пациентов разных изолятов и этнических групп. Подобная картина наблюдается, в частности, при ганглиозидозе GMI. Так, в Японии мажорными при этом заболевании являются миссенс мутации I51T и R201C, тогда как в Европе преобладают мутации R482H и W273L. Эффек- том основателя можно объяснить высокую частоту аспартилглю- козаминурии в Финляндии, так как в 98% случаев у пациентов финского происхождения заболевание обусловлено присутствием одной и той же миссенс мутации C163S, резко уменьшающей ак- тивность аспартилглюкозаминидазы. Интересно отметить, что эта мутация у больных находится в сильном неравновесном сцеплении с другой миссенс мутацией в AGA-гене - R161Q, яв- ляющейся, в свою очередь, редкой формой полиморфизма. Невоз- можно, однако, исключить возможность комбинированного влия- ния этих двух мутаций на фенотип. Яркие примеры этнических различий по частоте и спектру мажорных мутаций выявляются при анализе таких лизосомных бо- лезней накопления как болезнь Тея-Сакса, Ниманна-Пика и бо- лезнь Гоше. Прежде всего, эти заболевания особенно распрост- ранены среди евреев-ашкенази, среди которых они встречаются в десятки раз чаще, чем в других популяциях европейского или азиатского происхождения. Наличие специфических мажорных му- таций для всех трех заболеваний у 70 - 95% всех пациентов еврейского происхождения скорее всего нельзя обьяснить толь- ко эффектом основателя. Генетический дрейф, селективное пре- имущество гетерозигот, характер миграции, социальные и рели- гиозные особенности, обусловливающие ассортативность образо- вания супружеских пар - вот те факторы, которые, по всей ви- димости, лежат в основе этих различий. В этой связи инте- ресно отметить, что среди пациентов других национальностей мажорные мутации гомологичных генов, как правило, иные, чем у евреев-ашкенази. Так, болезнь Ниманна-Пика типа B часто встречается среди жителей стран, расположенных в западной части Северной Африки. Однако, в 80% случаев заболевание связано с делецией R608 в SMPD1-гене, которая не является мажорной среди евреев-ашкенази. На примере лизосомных болезней могут быть хорошо прослежены корреляции между типами мутаций и клиническими особенностями заболеваний. Выше уже упоминалось об аллельных вариантах гена IDUA, приводящих либо к синдрому Гурлера, ли- бо к синдрому Шейе. Разные миссенс мутации в гене NAGA при- водят к болезни Шиндлера или к болезни Канзаки (Табл. 10.1.). Важное значение для анализа молекулярных основ пато- генеза заболеваний имеют специфические мутации с поздней фе- нотипической манифестацией (так называемые взрослые формы). Такие мутации обнаружены в соответствующих генах при болез- нях Тея-Сакса и галактосиалидозе. Очень интересен случай различного фенотипического проявления на разном расовом ге- нетческом фоне одной и той же мутации - мажорной 16-кб деле- ции, обнаруживаемой у 27% пациентов с детской формой болезни Зандхоффа (McInnes et al.,1992; Sidransky et al.,1994). В частности, в одной франко-канадской семье эта мутация в ком- паунде с миссенс мутацией P417L, описанной впервые в Японии у пациента с подростковой формой заболевания, провлялась как взрослая форма с очень мягким течением заболевания. В ряде случаев удалось проанализировать молекулярную природу совместного влияния двух аллелей одного гена на фе- нотип. К примеру, при некоторых форм метахроматической лей- кодистрофии трудность молекулярной диагностики заболевания связана с существованем, так называемого, псевдодефицитного аллеля ARSA-гена. Этот полиморфный аллель встречается в по- пуляциях с достаточно высокой частотой, так что гомозиготы по нему состаляют 1 - 2% всего населения. Оказалось, что псевдодефицитный аллель представляет из себя сочетание двух мутаций в цис-положении. Одна из них - 3'-концевая ругуля- торная мутация в первом сайте после стоп кодона, изменяет сигнал полиаденилирования. Другая - миссенс мутация в 6-м экзоне, приводит к потере сайта N-гликозилирования. Попутно отметим, что для гена ARSA (также как и для IDUA-гена) обна- ружен альтернативный сплайсинг, в результате которого в фиб- робластах и печени образуются 2 различных типа мРНК, разме- ром 2.1 кб и 3.9 кб, соответственно. У гомозигот по псевдо- дефицитному аллелю в фибробластах отсутствует 2.1 кб мРНК, при этом клинических проявлений заболеваний не наблюдается. Однако, при наличии S96F мутации в ARSA-гене на фоне псевдо- дефицитного аллеля развивается тяжелая форма лейкодистрофии. В заключении раздела кратко рассмотрим состояние проб- лемы генокоррекции лизосомных заболеваний. В литературе отсутствуют сообщения об успешных клинических испытаниях программ генотерапевтического лечения этих заболеваний, од- нако, по крайней мере, для некоторых лизосомных болезней та- кие программы уже разработаны и утверждены (см.Главу IX, Табл.9.2). Имеются сведения о положительных результатах та- ких исследований на культурах мутантных клеток и на модель- ных животных. Так, в опытах in vitro был осуществлен успеш- ный ретровирусный перенос нормальной кДНК гена GBA в культу- рах мутантных фибробластов (Sorge et al.,1987) и в культурах клеток крови пациентов с болезнью Гоше (Fink et al., 1990), в результате чего была достигнута коррекция глюкоцеребрози- дазной активности. Такая же коррекция метаболическоих дефек- тов при болезни Ниманна-Пика и при синдроме Хантера была достигнута путем введения в соответствующие мутантные линии клеток нормальных кДНК генов SMPD1 и IDS соответственно. При этом активность идуронат-2-сульфатазы после ретровирусной трансдукции in vitro оказалась существенно выше нормальной и рекомбинантный фермент активно участвовал в метаболизме глю- козамногликанов. Генокоррекция первичного биохимического де- фекта при мукополисахаридозе YII (синдром Слая) была получе- на как in vitro, путем ретровирусного переноса нормального гена GUSB в мутантные фибробласты человека, так и in vivo на собаках и мышах. При этом у больных собак нормальный белок (бета-глюкуронидаза) не только экспрессировался, но появ- лялся в лизосомах и восстанавливал процессинг специфических глюкозоаминогликанов (Wolf et al., 1990). Введение этого же 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. -----T-----------------------------------T------------------¬ ¦N пп¦ Болезни ¦Медицинские центры¦ +----+-----------------------------------+------------------+ ¦1 ¦ Муковисцидоз ¦ИАГ;ИЭМ РЦМГ; ТИМГ¦ ¦2 ¦ Миодистрофия Дюшенна/Беккера ¦ИАГ;РЦМГ; ТИМГ ¦ ¦3 ¦ Гемофилия А ¦ИАГ; ГНЦ; ¦ ¦4 ¦ Гемофилия В ¦ИАГ; ГНЦ ¦ ¦5 ¦ Фенилкетонурия ¦ИАГ; ГНЦ;ПМА;РЦМГ ¦ ¦6 ¦ Синдром ломкой Х-хромосомы ¦ИАГ; ¦ ¦7 ¦ Миотоническая дистрофия ¦ИАГ ¦ ¦8 ¦ Болезнь Виллебранда ¦ИАГ;ГНЦ ¦ ¦9 ¦ Хорея Гентингтона ¦ИАГ; РЦМГ; НИИН ¦ ¦10 ¦ Болезнь Леш-Нихана ¦ИАГ ¦ ¦11 ¦ Спинально-бульбарная мышечная ¦ИАГ; НИИН ¦ ¦ ¦ атрофия ¦ ¦ ¦12 ¦ Гепато-лентикулярная дегенерация ¦РЦМГ; ИАГ ¦ ¦13 ¦ Болезнь Хантера ¦ИАГ ¦ ¦14 ¦ Адрено-генитальный синдром ¦ЦОЗМиР; РЦМГ ¦ ¦15 ¦ Атаксия Фридрейха ¦ГНЦ ¦ ¦16 ¦ в- Талассемия ¦ГНЦ; ПМА ¦ ¦17 ¦ Болезнь Верднига-Гоффмана ¦РЦМГ ¦ ¦18 ¦ Дефицит альфа-1-антитрипсина ¦ИЭМ ¦ ¦19 ¦ Семейная гиперхолестеринемия ¦ИЭМ; ПМА ¦ ¦20 ¦ Предрасположенность к инсулин- ¦ПМА ¦ ¦ ¦ зависимому диабету ¦ ¦ ¦21 ¦ Дефицит ацил-СоА дегидрогеназы ¦ПМА ¦ L----+-----------------------------------+------------------- ИАГ - Институт Акушерства и Гинекологии РАМН, Санкт Петербург ИЭМ - Институт Экспериментальной Медицины РАМН, Санкт Петербург ПМА - Педиатрическая Медицинская Академия, Санкт Петербург РЦМГ- Российский Центр Медцинской Генетики РАМН, Москва ГНЦ - Гематалогический Научный Центр МЗ РФ, Москва ТИМГ- Томский Институт Медицинской Генетики, Томск НИИН- Научно-исследовательский Институт Неврологии РАМН, Москва ЦОЗМиР- Центр Охраны Здоровья Матери и Ребенка, Москва Молекулярные характеристики некоторых из приведенных в таблице заболеваний уже были рассмотрены в разделах 10.1 и 10.2. Отдельные аспекты, касающиеся идентификации соот- ветстующих генов, их картирования, клонирования и сканирова- ния мутаций уже упоминались в качестве примеров при изложе- нии соответствующих вводных глав монографии (см.Главы II, III, IV, V). В этой части нам представляется целесообразным суммировать эти разрозненные сведения и охарактеризовать те наиболее частые, социально значимые моногенные заболевания, в отношении которых у нас накоплен достаточно большой собственный опыт молекулярных исследований. Список этих но- зологий, их частоты и основные молекулярные характеристики приведены в Таблице 10.4. Таблица 10.4. Основные молекулярно-генетические характе- ристики моногенных болезней, диагностируемых в Лаборатории пренатальной диагностики ИАГ РАМН, Санкт-Петербург. (примечания в конце таблицы те же, что в Табл.10.1). ---------------------T--------------T-----------------------T--------------- ---------¬ Синдромы 1), номер по¦Встречаемость,¦Типы и количество му- ¦Литература ¦ МакКьюсику; хромосом-¦белок, ¦таций 4), мажорные мута¦(локализация и структура¦ ная локализация; ген ¦размеры в ами-¦ции -в скобках указаны ¦генов,клонирование кДНК,¦ 2),размеры 3), экзоны¦нокислотах ¦частоты аллелей у б-ных¦идентификация мутаций). ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Муковисцидоз; врожден¦1:2500- Европа¦Точковые-преобладающие;¦Rommens et al., 1989 ¦ ное отсутствие vas de¦1:3800 -Россия¦небольшие дел.и дупл.; ¦Kerem et al., 1989 ¦ ferens, ¦CF-трансмемб- ¦Мажорные:delF508-30-90%¦Riordan et al., 1989 ¦ 219700; 7q31.2 ¦ранный регуля-¦W1272X-2-33%,3732delA -¦Горбунова и др., 1991 ¦ CFTR.500; 260кб,27экз¦тор 1480¦4%,394delTT,G542X,R117H¦Баранов и др., 1995 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Миопатия Дюшенна; Бек¦1:3500 мальчи-¦Делеции протяженные - ¦Kunkel et al.,1985 ¦ кера;кардиомиопатия ¦ков ¦60%; дупликации - 6-7%;¦Kunkel et al.,1986 ¦ делеционная, ¦ ¦делеции нескольких н. -¦Koenig et al.,1988 ¦ 310200; Xp21.2 ¦Дистрофин ¦7; нонсенс - 9; сплайс.¦Roberts et al.,1992a;b ¦ DMD.21; 2000кб,73экз ¦ 3685¦-3; миссенс -1; инс.-1 ¦Ahn et al.,1993 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Гемофилия А, ¦1:6500 мальч. ¦Делеции экз. - 31; мис-¦Wood et al, 1984 ¦ фактора YIII деф.; ¦Фактор YIII ¦сенс - 21; нонсенс -8 ¦Toole et al., 1984 ¦ 306700; Xq28 ¦свертываемости¦Мажорные: инверсия 26 -¦Higuchi et al.,1991 ¦ F8C.66; 186 кб, 26экз¦крови 2351¦25 экзонов - 45% семей ¦Naylor et al., 1993 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Гемофилия B, Кристма-¦1:20000 мальч.¦Миссенс и нонсенс более¦Kurachi et al., 1982 ¦ са, фактора IX деф.; ¦Фактор IX ¦60%; сплайс.-10%; регу-¦Jagadeeswaran et al,1984¦ 306900, Xq27.1-q27.2 ¦свертываемости¦лят.- 3.5%; делеции -до¦Green et al., 1991 ¦ F9.400; 34 кб, 8 экз ¦крови 461¦40% при тяжелых формах ¦Giannelli et al., 1993 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ фон Виллебранда бо- ¦1: 5 - 20 000 ¦Тип I и II-миссенс; Ма-¦Lynch et al., 1985 ¦ лезнь, ¦Фактор Y111R ¦жорные:R543W,R545C,V553¦Bonthorn et al., 1986 ¦ 193400; 12pter-p12 ¦свертываемости¦M,R578Q.Тип III-делеции¦Cooney et al., 1991 ¦ F8VWF.22; 178кб,52экз¦крови ¦1 н.в 28экз; нонсенс -4¦Randi et al., 1991 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Фенилкетонурия; гипер¦1 : 10 -15 000¦Миссенс -62%; нонсенс -¦Guttler, Woo, 1986 ¦ фенилаланинемия, мяг-¦Фенилаланин- ¦13%;сплайс.-13%;делеций¦DiLella et al., 1986 ¦ кая, 261600; 12q24.1¦гидроксилаза ¦9%; Мажорные: IVS12+1, ¦Cotton, 1990 ¦ PAH.70; 90 кб, 13 экз¦ 452¦R408W,R261Q,R158Q,IVS10¦Барановская и др. 1995 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Леш-Нихана синдром; ¦ ¦Миссенс -53%;небольшие ¦Jolly et al., 1983 ¦ HPRT-родств. подагра,¦Гипоксантин- ¦структ.перестройки -40%¦Edwards et al., 1990 ¦ 308000; Xq26-q27.2 ¦фосфорибозил ¦сплайс. -5%; нонсенс-2%¦Rossiter et al., 1991 ¦ HPRT.100; 44 кб,9 экз¦трансфераза217¦Мажорные: R170TER (15%)¦Sculley et al., 1992 ¦ ---------------------+--------------+-----------------------+--------------- ---------+ Гепато-лентикулярная ¦ ¦Миссенс -15; делеции/ ¦Bull et al., |
|
© 2007 |
|