Генетика муковисцидоза генетические термины и обозначения Насыхова Ю

Генетика муковисцидоза: генетические термины и обозначения Насыхова Ю. А. Лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных заболеваний человека НИИ Акушерства и гинекологии им. Д. О. Отта

Муковисцидоз самое частое моногенное заболевание, обусловленное мутациями гена CFTR (трансмембранного регулятора белка муковисцидоза ) в основе патогенеза лежит системное поражение экзокринных желез, жизненно важных органов и систем, имеющее тяжелое течение и прогноз Частота – 1: 2 -2, 5 тыс. новорожденных в среднем в странах Европы и Северной Америки. Частота в РФ – 1: 7 тыс. новорожденных

Муковисцидоз –наследственное заболевание с аутосомно-рецессивным типом наследования У супружеской пары, носителей мутаций гена CFTR, вероятность рождения ребенка здорового – 25% больного - 25% носителя заболевания – 50%

Ген CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) Мутации гена CFTR приводят к развитию муковисцидоза Локализован на длинном плече хромосомы 7 (7 q 31. 2) Состоит из 250 тыс п. о. Включает 27 экзонов

Cхема гена CFTR Экзоны- кодирующие последовательности. Интроны- некодирующие последовательности

Белок CFTR, строение и функции Ген CFTR кодирует белок ионного канала Белок состоит из 1480 аминокислот Linsdell P. , 2013

Классификация мутаций гена CFTR по первичному повреждающему эффекту Норма I класс III класс IV класс I класс: заблокирован синтез белка II класс: нарушено созревание белка III класс: нарушение регуляции белка IV класс: снижение проводимости канала V класс: уменьшение синтеза нормального белка

Номенклатура мутаций Для обозначения мутации в кодирующей области Традиционная По положению в кодирующей последовательности По положению в молекуле белка del. F 508 c. 1520_1522 del. TCT p. Phe 508 del W 1282 X c. 3846 G>A p. Trp 1282 X E 92 K c. 274 G>A p. Glu 92 Lys Например: c. 3846 G>A c. – coding sequence p. – protein sequence замена гуанина на аденин в 3846 -ом положении нуклеотидной последовательности

Номенклатура мутаций При обозначении мутаций в интронных (некодирующих областях) указывается положение относительно первого или последнего нуклеотида в ближайшем к мутации экзоне + вверх по ходу транскрипции гена - вниз по ходу транскрипции гена Например: c. 489+1 G>T Однонуклеотидная замена гуанина на тимин в интроне 4 в положении +1.

Мутации в гене CFTR Миссенс-мутации Нонсенс – мутации Мутации сайта сплайсинга Мутации со сдвигом рамки считывания Мутации без сдвига рамки считывания Протяженные делеции/инсерции гена Полиморфизм

1. Миссенс–мутации Однонуклеотидные мутации, приводящие к замене аминокислоты в белке Изменение одного нуклеотида

Миссенс-мутации Традиционное название По положению в кодирующей последовательности По положению в молекуле белка Экзон R 334 W c. 1000 C>T p. Arg 334 Trp 8 R 352 Q c. 1055 G>A p. Arg 352 Gln 8 G 480 C c. 1438 G>T p. Gly 480 Cys 11 Как правило, миссенс-мутации имеют «мягкое» проявление и относятся к 4 классу мутаций

Нонсенс-мутации Однонуклеотидные замены, приводящие к возникновению преждевременного терминирующего кодона Изменение одного нуклеотида

2. Нонсенс-мутации Традиционное название По положению в кодирующей последовательности По положению в молекуле белка Экзон W 1282 X c. 3846 G>A p. Trp 1282 X 23 E 92 X c. 274 G>T p. Glu 92 X 4 R 75 X c. 223 C>T p. Arg 75 X 3 Нонсенс - мутации приводят к остановке синтезаполипептидной цепи и образованию неполноценного белка Как правило, эти мутации относятся к 1 классу первичного повреждающего эффекта и являются «тяжелыми»

3. Сплайсинговые мутации Сплайсинг – процесс вырезания интронов из молекул про-РНК Общая схема сплайсинга

3. Сплайсинговые мутации Традиционное название По положению в кодирующей последовательности По положению в молекуле белка Экзон/Интр он 3849+10 kb C/T c. 3717+12191 C>T - 22 интрон 3850 - 1 G- >A c. 3718 -1 G>A - 22 интрон Нарушают вырезание интронов из первичного транскрипта м. РНК во вроме сплайсинга Сплайсинговые мутации снижают количество нормальных траскриптов в клетке Сплайсинговые мутации как правило имеют «мягкое» проявление и относятся к 5 классу мутаций

4. Мутации со сдвигом рамки считывания и мутации без сдвига рамки считывания Делеция – потеря определенного участка нуклеотидной последовательности Инсерция – вставка некоторого участка нуклеотидной последовательности Нормальная ДНК Нормальный белок * ** GAA-TGA-CTG-TCT-GGA Лей-Тре-Асп-Арг-Про Делеция ТCT** Делеция Т* Мутантная ДНК Мутантный белок GAA-GAC-TGT-CTG-GA Лей- Тре- Асп- Делеция со сдвигом рамки считывания Мутантная ДНК Мутантный белок GAA-TGA-CTG-GGA Лей-Тре-Асп-Про Делеция без сдвига рамки считывания

Мутации со сдвигом рамки считывания Мутации без сдвига рамки считывания c. 174_175 ins. A (p. Arg 59 Lysfs. X 10) p. Phe 508 del (c. 1521_1523 del. CTT) c. 247_248 ins. T (p. Tyr 84 Leufs. X 27) p. Ile 507 del (c. 1519_1521 del. ATC) c. 3691 del. T (p. Ser 1231 Profs. X 4) L 138 ins (c. 412_413 ins. ACT) p. Leu 1261 del (c. 3780_3782 del. ACT) «Тяжелые» мутации приводят к образованию белка с измененной аминокислотной последовательностью. Преимущественно, 1 класс мутаций. Влияние мутаций определяется ее положением , а также вовлеченностью потерянного участка аминокислотной последовательности в созревание полноценного белка или активный центр белковой молекулы

5. Протяженные делеции/инсерции Делеции/инсерции, которые захватывают несколько экзонов В большинстве случаев это тяжелые мутации Обычное секвенирование экзонов не выявляет протяженные перестройки гена Для установления используют метод MLPA (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification) Например: CFTRdel 2, 3(21 kb) – делеция 2 и 3 экзонов c. (? _-1270)_(*1553_? )(del - CFTRdele 1 - 24) - делеция всего гена CFTR

6. Полиморфизм гена CFTR Под полиморфизмом (или полиморфными вариантами) понимают генетические изменения, которые не оказывают существенного влияния на функции гена. 273+165 del. A Интрон 4 869 +11 C/T Интрон 7 Met 470 Val Экзон 11 1766 -136 T/C Интрон 13

7. Синонимичные мутации (synonimous mutations, «silent» mutations) Однонуклеотидные замены, которые не приводят к замене аминокислоты, структура белка остается неизменной CTC-CTC-CTC Leu – Leu Например: c. 4521 G/A ( p. Gln 1463 Gln) CTC-CTC-CTT-CTC Leu – Leu - Leu Однако, В последнее время появились данные о влиянии синонимичных мутаций на сплайсинг и на стабильность м. РНК

Заключение: 1. В гене CFTR на сегодняшний день обнаружено 1970 мутаций(http: //www. genet. sickkids. on. ca/cftr/Statistics) 2. Влияние мутации на клиническую картину MB во многом определяется типом генетического нарушения в основе данной мутации и ее расположением 3. Разнообразие клинических проявлений МВ является следствием взаимодействия многих факторов: мутаций гена CFTR, полиморфизма гена CFTR, роли других генов и влияния окружающей среды.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ