Скачать презентацию Нуклеотидные повторы Динамические мутации Типы повторов Содержание Скачать презентацию Нуклеотидные повторы Динамические мутации Типы повторов Содержание

lec3.ppt

  • Количество слайдов: 32

Нуклеотидные повторы Динамические мутации Нуклеотидные повторы Динамические мутации

Типы повторов Содержание в ДНК (%) микросателлиты минисателлиты альфоидные инвертированные типа SINE (Alu) типа Типы повторов Содержание в ДНК (%) микросателлиты минисателлиты альфоидные инвертированные типа SINE (Alu) типа LINE (Kpn) Длина повторяющегося элемента 1 - 4 10 Частота встречаемости на гаплоидный геном 104 - 106 5 - 100 102 5 102 2 - 102 104 – 106 103 - 104 30

Локализация микро- и минисателлитов (GACA) n - в районе ядрышкового организатора (GATA) n - Локализация микро- и минисателлитов (GACA) n - в районе ядрышкового организатора (GATA) n - типичны для Y-хромосомы (A) n , (CA) n , (AAAT) n , (AG) n Хромосомы 1, 2, 14, 16, 17, 19

Механизмы, приводящие к увеличению числа тандемных повторов 1. Неравный кроссинговер в митозе и мейозе Механизмы, приводящие к увеличению числа тандемных повторов 1. Неравный кроссинговер в митозе и мейозе 2. Неравные обмены сестринских хроматид

Механизмы, приводящие к увеличению числа тандемных повторов 3. Ошибки репликации ДНК (slippage) 4. Образование Механизмы, приводящие к увеличению числа тандемных повторов 3. Ошибки репликации ДНК (slippage) 4. Образование шпилек при репликации

FEN 1 rad 27 CAG, CCG, CGG, CTG – блокируют вилку репликации Механизм экспансии FEN 1 rad 27 CAG, CCG, CGG, CTG – блокируют вилку репликации Механизм экспансии нуклеотидных повторов на отстающей нити по Д. А. Горденину

Шпилька G N C C N G квадруплекс CNG > 10 Шпилька G N C C N G квадруплекс CNG > 10

ДНК-фингерпринтинг многолокусный А. Джеффрис 1986 г. Блот-гибридизация ДНК-ДНК по Саузерну Рестриктазы: Hinf 1, Mbo ДНК-фингерпринтинг многолокусный А. Джеффрис 1986 г. Блот-гибридизация ДНК-ДНК по Саузерну Рестриктазы: Hinf 1, Mbo 1, Alu 1, Hae. III ДНК-зонды: 33. 6 – AGCGCTGGAGG 33. 15 – AGAGGTGGGCAGGTGG фаг М 13

ДНК-фингерпринтинг многолокусный Блот-гибридизация ДНК-ДНК по Саузерну ДНК-зонды Последовательности, повторяющиеся в геноме Полиморфизм длин рестрикционных ДНК-фингерпринтинг многолокусный Блот-гибридизация ДНК-ДНК по Саузерну ДНК-зонды Последовательности, повторяющиеся в геноме Полиморфизм длин рестрикционных Фрагментов –(RFLP - Restriction Fragment Length Polymorphism) 30 -40 полос

(AT)8 , (CAC) 5, (GATA) 4, (GGGCA) 3, (TTAGG) 3 и др. Длина зонда (AT)8 , (CAC) 5, (GATA) 4, (GGGCA) 3, (TTAGG) 3 и др. Длина зонда составляет 15 -18 н. Размеры выявляемых фрагментов – в диапазоне от 4 до 20 т. п. н.

ДНК-фингерпринтинг многолокусный Недостатки: 1. Фрагменты ДНК, имеющие разное происхождение, из-за одинаковой длины могут идентифицироваться ДНК-фингерпринтинг многолокусный Недостатки: 1. Фрагменты ДНК, имеющие разное происхождение, из-за одинаковой длины могут идентифицироваться как идентичные 2. Неизвестное происхождение фрагментов 3. Длина фрагмента часто значительно превышает длину зонда – трудности молекулярного анализа 4. Трудности сравнения результатов разных анализов 5. Исследуемая ДНК должна быть хорошего качества (более 10 мкг на 1 реакцию) 6. Мечение зонда 7. Смещение в геле

ДНК-фингерпринтинг многолокусный однолокусный Блот-гибридизация ДНК-ДНК по Саузерну ПЦР ДНК-зонды праймеры ДНК-фингерпринтинг многолокусный однолокусный Блот-гибридизация ДНК-ДНК по Саузерну ПЦР ДНК-зонды праймеры

Характерные особенности динамических мутаций 1. Характер наследования 2. Неполное доминирование 3. С увеличением числа Характерные особенности динамических мутаций 1. Характер наследования 2. Неполное доминирование 3. С увеличением числа повторов, превышающем их нормальное число, происходит быстрое нарастание их числа в ряду последовательных поколений. 4. Проявление зависит от возраста

5’UTR, 3’UTR, интрон или белок кодирующая части в м. РНК 5’UTR, 3’UTR, интрон или белок кодирующая части в м. РНК

Болезни, вызванные динамическими мутациями в некодирующей белок части гена Нозологическая форма Ген, локализация Повторяющийся Болезни, вызванные динамическими мутациями в некодирующей белок части гена Нозологическая форма Ген, локализация Повторяющийся триплет Количество повторов Синдром ломкой Х-хромосомы тип 1 FMR 1 FRAXA Xq 27. 3 (CGG)n 5’UTR 5 - 50 90 - 1000 Синдром ломкой Х-хромосомы тип 2 FMR 2 FRAXE Xq 27. 3 (CСG)n 5’UTR 6 - 25 200 Миотоническая DMPK (CTG)n 19 q 13. 3 дистрофия 3’UTR FRDA, (GAA) Атаксия n X 25 Фридрейха интрон 9 q 13 - 5 - 37 50 - q 21. 1 норма патология 1000 -3000 7 - 22 200 - 900

Синдром фрагильной Х-хромосомы Хq 27. 3 Синдром фрагильной Х-хромосомы Хq 27. 3

Хq 27. 3 Хq 27. 3

Шпилька G N C C N G квадруплекс Шпилька G N C C N G квадруплекс

Болезни, вызванные динамическими мутациями Нозологическая форма Ген, Повторя. Локали- ющийся зация триплет Количество повторов Болезни, вызванные динамическими мутациями Нозологическая форма Ген, Повторя. Локали- ющийся зация триплет Количество повторов норма патология Синдром ломкой Х-хромосомы тип 1 FMR 1 FRAXA Xq 27. 3 (CGG)n 5’UTR 5 - 50 90 - 1000 Синдром ломкой Х-хромосомы тип 2 FMR 2 FRAXE Xq 27. 3 (CGG)n 5’UTR 6 - 25 200 Миотоническая DMPK (CTG)n 19 q 13. 3 дистрофия 3’UTR FRDA, (GAA) Атаксия n X 25 Фридрейха интрон 9 q 13 - 5 - 37 50 - Мит q 21. 1 1000 -3000 7 - 22 200 - 900

Миотоническая дистрофия DM 1 DMPK - myotonic dystrophy protein kinase Серин-треониновая протеинкиназа (CTG)n 3’UTR Миотоническая дистрофия DM 1 DMPK - myotonic dystrophy protein kinase Серин-треониновая протеинкиназа (CTG)n 3’UTR MBNL 1 (muscleblind-like 1) and CUGBP 1 (CUG-binding protein 1) DM 2 ZNF 9 (хромосома 3) - CCTG, TCTG в интроне 1

Болезни, вызванные динамическими мутациями Нозологическая форма Ген, Повторя. Локали- ющийся зация триплет Количество повторов Болезни, вызванные динамическими мутациями Нозологическая форма Ген, Повторя. Локали- ющийся зация триплет Количество повторов норма патология Синдром ломкой Х-хромосомы тип 1 FMR 1 FRAXA Xq 27. 3 (CGG)n 5’UTR 5 - 50 90 - 1000 Синдром ломкой Х-хромосомы тип 2 FMR 2 FRAXE Xq 27. 3 (CGG)n 5’UTR 6 - 25 200 Миотоническая DMPK (CTG)n 19 q 13. 3 дистрофия 3’UTR FRDA, (GAA) Атаксия n X 25 Фридрейха интрон 9 q 13 - 5 - 37 50 - q 21. 1 1000 -3000 7 - 22 200 - 900

Н-ДНК-пиримидин-пурин-пиримидиновый триплекс Подавление транскрипции TTCTTC AAGAAG TTCTTC GAA Атаксия Фридрейха AAGAAG Фратаксин вовлечен в Н-ДНК-пиримидин-пурин-пиримидиновый триплекс Подавление транскрипции TTCTTC AAGAAG TTCTTC GAA Атаксия Фридрейха AAGAAG Фратаксин вовлечен в гомеостаз железа в митохондриях

Болезни, вызванные динамическими мутациями Нозологическая форма Хорея Гентингтона Денто-рубральная паллидолюисовая атрофия цс Спино-бульбарная мышечная Болезни, вызванные динамическими мутациями Нозологическая форма Хорея Гентингтона Денто-рубральная паллидолюисовая атрофия цс Спино-бульбарная мышечная атрофия мн Ген, Локализация Повторяющийся триплет HD, IT 15 4 p 16. 3 (CAG)n DRPLA B-37 12 pterp 12 (CAG)n AR Xq 11 -q 12 (CAG)n ORF Количество повторов норма патология 6 - 34 37 - 121 7 - 34 54 - 75 12 - 33 40 - 62 ORF

Huntington’s disease Huntingtin (HTT) …CAG CAG… 4 p 16. 3. Huntington’s disease Huntingtin (HTT) …CAG CAG… 4 p 16. 3.

Аминокислотные повторы в белках TATA-binding protein (TBP) - 38 глутаминов (Q) Белок атаксин 1 Аминокислотные повторы в белках TATA-binding protein (TBP) - 38 глутаминов (Q) Белок атаксин 1 - Q 12 HQHQ 15 Гентингтин Q 18, P 11, P 10, E 5 и E 6 Рецептор андрогена - Q 21, Q 6, Q 5, P 8, A 5 и G 24 незаряженные полярные а. к. - Q (глутамин), N (аспарагин), S (серин), T (треонин), P (пролин) и H (гистидин), малые а. к. - G (глицин) и A (аланин), кислые а. к. - D (аспарагиновая кислота) E (глутаминовая кислота)

Болезни, вызванные динамическими мутациями Нозологическая форма Хорея Гентингтона Ген, Локализация Повторяющийся триплет HD, IT Болезни, вызванные динамическими мутациями Нозологическая форма Хорея Гентингтона Ген, Локализация Повторяющийся триплет HD, IT 15 4 p 16. 3 (CAG)n Денто-рубральная паллидолюисовая атрофия DRPLA B-37 12 pterp 12 (CAG)n Спино-бульбарная мышечная атрофия AR Xq 11 -q 12 (CAG)n ORF SBMA Kennedy disease Количество повторов норма патология 6 - 34 37 - 121 7 - 34 54 - 75 12 - 33 40 - 62 ORF

Functional domains of the human androgen receptor (AR) c. DNA Exons: 1 2 3 Functional domains of the human androgen receptor (AR) c. DNA Exons: 1 2 3 4 5 6 7 8 DNA-binding Transcriptionregulation Hinge Zn++ CAG – полиглутаминовый GGC – полиглициновый Steroid-binding Receptor protein Androgen insensitivity syndrome (AIS)

Болезни, вызванные динамическими мутациями Нозологическая форма Спиноцеребеллярная атаксия тип 1 Ген, Локализация SCA 1 Болезни, вызванные динамическими мутациями Нозологическая форма Спиноцеребеллярная атаксия тип 1 Ген, Локализация SCA 1 6 p 21. 3 Повторя -ющийся триплет Количество повторов норма (CAG)n 6 - 39 патология 41 - 81 ORF Спиноцеребеллярная SCA 2 атаксия тип 2 12 q 23 -24. 1 (CAG)n 15 - 24 ORF 35 - 59 Спиноцеребеллярная атаксия тип 3 SCA 3 MJD 14 q 32. 1 (CAG)n 13 - 36 ORF 68 -79 Спиноцеребеллярная атаксия тип 6 CACNL 1 A 4 19 p 13 (CAG)n 4 - 17 21 - 30 ORF

SCA 1, SCA 2, SCA 3, SCA 6, SCA 7 - кодируют атаксин SCA SCA 1, SCA 2, SCA 3, SCA 6, SCA 7 - кодируют атаксин SCA 8 (IOSCA), SCA 12 (PPP 2 R 2 B) – кодируют другие белки с похожими функциями

Disease Huntington's disease (HD) Disease protein Normal Affected brain subcellular regions localization Huntingtin Cytoplasm Disease Huntington's disease (HD) Disease protein Normal Affected brain subcellular regions localization Huntingtin Cytoplasm Striatum and (htt) cortex Spinocerebellar ataxia 1 (SCA 1) Ataxin-1 Nuclear and Cerebellum cytoplasmic SCA 2 Ataxin-2 SCA 3 Ataxin-3 Cytoplasmic Cerebellar Purkinje cells Nuclear and Ventral pons cytoplasmic and substantia nigra Spinal and bulbar Androgen Nuclear and Motor neurons muscular atrophy receptor cytoplasmic (AR) (SBMA)

(Williams, Paulson, 2008) (Williams, Paulson, 2008)