Нестабильные ДНК последовательности генома Геном совокупность

Нестабильные ДНК последовательности генома

Геном – совокупность последовательностей клеточной ДНК (РНК у вирусов) ядро ДНК клетка хромосома

Нестабильные ДНК - последовательности генома 1. Микросателиты 2. Минисателиты 3. Мобильные генетические элементы

МИКРОСАТЕЛИТЫ Вариабельные тандемные повторы Единица повтора 1 – 6 нуклеотидов Количество повторов – 5 – 3000 Равномерно рассеяны по всему геному Находятся в кодирующих и некодирующих участках

Типы STR локусов • • • Динуклеотидный Тринуклеотидный Тетрануклеотидный Пентануклеотидный Гексануклеотидный (CA)(CA) (GCC)(GCC) (AATG)(AATG) (AGAAA) (AGTACA)

Категории STR маркеров Категория Простые повторы с неупорядоченными аллелями Пример Локусы (GATA)(GATA) TPOX, CSF 1 PO, D 5 S 818, D 13 S 317, D 16 S 539, D 251338 (GATA)(GAT-)(GATA) TH 01, D 18 S 51, D 7 S 820, Amelogenin, D 19 S 433 Комплексные повтори (GATA)(GACA) Смешанные повтори (GATA)(GACA)(CATA) VWA, FGA, D 3 S 1358, D 8 S 1179 D 21 S 11

Использование STRов

Нестабильность микросателитов Особенности Мутации происходят в соматических и генеративных тканях Частота зависит от длинны и гомогенности. Проявление 1. Онкологические заболевания (наследственные и спонтанные) 2. Наследственные заболевания 3. Ломкие сайты хромосом

Категории STR маркеров Категория Простые повторы с неупорядоченными аллелями Пример Локусы (GATA)(GATA) TPOX, CSF 1 PO, D 5 S 818, D 13 S 317, D 16 S 539, D 251338 (GATA)(GAT-)(GATA) TH 01, D 18 S 51, D 7 S 820, Amelogenin, D 19 S 433 Комплексные повтори (GATA)(GACA) Смешанные повтори (GATA)(GACA)(CATA) VWA, FGA, D 3 S 1358, D 8 S 1179 D 21 S 11

Нестабильность микросателитов Особенности Мутации происходят в соматических и генеративных тканях Частота зависит от длинны и гомогенности. Проявление 1. Онкологические заболевания (наследственные и спонтанные) 2. Наследственные заболевания 3. Ломкие сайты хромосом

Нестабильность микросателитов в опухолевых клетках А – маркер, В-Р – опухолевые клетки, Q – нормальная ткань

Болезни експансии тринуклеотидных повторов

Синдром фрагильной Х хромосомы

Схема FMR 1 гена CGG Норма 6 -52 Премутация 59 -230 Мутация 230 -2000 Промотор Код. часть

Миотоническая дистрофия Симптомы: 1. Мышечная слабость, судороги 2. Катаракта 3. Аритмия сердца Тип наследования: аут-дом Причина: экспансия СTG в гене протеинкиназы мышечного дистрофина Локализация: 19 q 13. 3

3’ участок гена DPK Код. часть CTG Норма 5 -37 Премутация 50 -80 Мутация 80 -3000

Хорея Гентингтона 7: 100000 – 1: 1000000

Кодирующий участок гена IT-15 (гентингтин, 4 р16. 3) Экзон (CAG) Норма 10 -34 Премутация 36 -39 Мутация 40 -121 Интрон

ПРИЧИНЫ 1. Слипедж (проскальзывание) ДНК-полимеразы 2. Нарушения мисс-метч репарации 3. Неравный кроссинговер 4. Образование шпилек 5. Генная конверсия

а Слипедж ДНК полимеразы делеция GC GC CG CG CG GC GC CG CG CG Репликация ДНК GC GC CG CG Образование микропетли “Проскальзывание” на матричной цепи микропетли б GC GC GC CG CG CG Репликация ДНК GC GC GC CG CG CG вставка GC GC GC CG CG CG Расхожденне цепей ДНК GC GC GC CG CG CG Ассоциация цепей ДНК с образованием микропетли GC GC GC CG CG CG

Неравный кроссинговер

Шпильки

Шпильки Экспансия

Конверсия

МИНИСАТЕЛИТЫ Вариабельные тандемные повторы Единица повтора 13 – 100 нуклеотидов Количество повторов – 5 – 200 Часто GC – богатые, ассиметричные Неравномерно рассеяны по всему геному Находятся в некодирующих участках Часто полилокусные Высоко полиморфные

Функции Регулируют процессы транскрипции GC – богатые метилированы (импритинг) Участки узнавания и коньюгации гомологичных хромосом в мейозе

Гипервариабельные минисателиты человека

НЕСТАБИЛЬНОСТЬ МИНИСАТЕЛИТОВ Частота мутирования – 10 -4 – 0, 25 Частота зависит от длинны, гомогенности и положения в геноме. Мутации – во время гаметогенеза Последствия Хромосомные перестройки Нерасхождение хромосом Ломкость хромосом (только АТ – богатые)

ПРИЧИНЫ 1. Неравный кроссинговер 2. Генная конверсия 3. Неверный отжиг цепей

Двунитевой разрыв (Spo 11 ) 1 5’ 3’ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5 ’ - 3 ’Деградация 2 Инвазия в сестринскую хроматиду и синтез ДНК 3 1 2 3 4 4 Раскручивание синтезированых цепей 5 1 8 2 3 4 5 6 7 9 8 10 11 9 10 11 1 ’ 2 ’ 3 ’ 4 ’ 5 ’ 6 ’ 7 ’ 8 ’ 9 ’ 10 ’ 11 ’ 12 ’ 13 ’ 14 ’ 15 ’ 16 ’ 17 ’ 18 ’ Инвазия в гомолог и синтез ДНК 5 4 1 2 6 1 Воссоединение 5 8 36 ’ 5 ’ 7 ’ 8 ’ 9 ’ 10’ 2 3 4 5 6 7 10 11 9 8 9 10 11 Устранение петли 1 7 2 3 2 1 8 1 2 4 1 3 3 2 5 5’ 6’ 3 4 4 5 5’ 6’ 7’ 8’ 4 5 4 6 8 9 10 11 7 8 9 10 8’ 9’ 10’ 7 7’ или 5 5’ 6’ 3 9’ 10’ 11 8 9 10 11 Застойка пробелов и коррекция гетеродуплексов 5 6 7 8 9 10 11