Curs 3 Stomato

5/26/2018 Curs 3 Stomato

1/8311

STRUCTURA

GENELOR


2/83

2

1. GENA - UNITATE DE STRUCTUR AMATERIALULUI GENETIC

GENA = un segment de cromozom,

precis delimitat,

continuu (indivizibil),ocup o poziie fix,

numit locus*

determin un anumit caracter---------------------------

* Plural = loci

U.M.F IAI

Cromozom

locusCARACTER

X

GENA X


3/83

3

GENACromozom

Culoarea ochilor(ochinegri)

M 1 M 2

Variant / alelnormal

Variant / alelanormal

OCHI ALBATRI ALBINISM OCULAR

CARACTERmutaie 1 mutaie 2

PROTEIN

U.M.F IAI

Gene alele O gen normal poate

suferi o mutaie *ceproduce o variantagenei numit alel.

ALELAeste o formalternativ a genei.- ocup acelai locus,- influeneaz acelaicaracter*

GENE ALELE. POLIALELIE

PolialelieO gen (A) mai multe mutaiidiferite alele multiple(A1, A2, A3),cu efecte fenotipice (N sau An)

limitate la acelai caracter.

LocusulABO :aleleA1, A2, B i O


4/83

4

GENE ALELE. POLIALELIE

Un caracter (fenotip) va fi determinat

de o pereche de gene alele(genotip*)situate n aceeai poziie (locus) pecromozomii omologi.

Genele alele segregn meioz: gameii (haploizi) sunt puri genetic

(posed o singur alel);

Genele alele situte pe o pereche de crz.omologi (ex., Dd) segereg (n meioz)independentde genele alele situate pe

alt pereche (ex., Mm) formndu-segamei cu combinaii genice diferite.

U.M.F IAI


5/83

5

HOMOZIGOT. HETEROZIGOT. HEMIZIGOT

Genele alele (N sau A), ce ocup loci omologi, pot fi : identice (NN sau AA) HOMOZIGOT

diferite (Na sau An) HETEROZIGOT( A1A2 ) HETEROZIGOI COMPUI

La brbaii XY o gen autozomal de pe X nu are echivalentpe Y genotip HEMIZIGOT(XaY)

U.M.F IAI


6/83

6

DOMINANT. RECESIV. CODOMINANT

La heterozigoi, genele alele diferite

se pot manifesta fenotipicdiferit,n funcie de "fora" lor de expresie. Gena i caracterul care se

manifestla heterozigoisuntnumite dominante.

Na caracter NAn caracter A

Gena (a sau n) care NU semanifestla heterozigoisenumete recesiv;

ea se exprim numai lahomozigoi(aasau nn).

Dac ambele gene alelesemanifest fenotipic la heterozigoi codominante

U.M.F IAI

GenotipFenotipA1A1 A1A1A2 A1

A1o A1B B BB o BA1B A1B

A2B A2B

Ex., Genele ABO[(A1>A2)=B]>0


7/83

7

2. FENOMENELE DE NLNUIRE GENIC (LINKAGE) I

NCRUCIARE CROMOZOMIAL (CROSSING-OVER) Un cromozom = mai multe gene

nealele

- situate n loci distinci- dispuse liniar("n monom")- determin caractere

Prezena a dou sau mai mul tegenedist inc te peacelai cromozomsenumete SINTENIE.

U.M.F IAI

A

B

C

D

E

cromozom

gene


8/83

8

a).NLNUIREA GENIC (LINKAGE)Genele nealele,

- situate foarteaproapeuna de altapeacelaicromozom,- nu segreg(nu se separ) n meioz i- setransmitmpreun(n bloc)de laprinila descendeni.

Acest fenomen se numeteNLNUIREGENIC("linkage")

Fenomenul de nlnuire se refer laLOCI i nu la alele.Ex., locusul D (pentru o boal genetic)este nlnuit cu un locus marker(ce arevariantele alelice M i m);

n unele familii alela Deste nlnuit cu

alela Miar n altele Dcu m.

U.M.F IAI

D

M

D

m

D

M

D

m

gamei

meioz


9/83

9

NLNUIREA GENIC (LINKAGE)

Genele dintr-o regiune cromozomialcare se transmitmpreun formeaz un grup de nlnuire sau un

HAPLOTIP.

U.M.F IAI


10/83

10

DEZECHILIBRUL DE NLNUIRE

Uneori o gen boal(B) se asociaz maifrecvent cu o anumit alela locusuluimarker = asociere alelic preferenialsau dezechilibru de nlnuire

Ex.: 85% dintre bolnavii cu hemocromatozereditar(HE) din Europa au o mutaieunic(n codonul 282 din gena HFE) carese asociaz cu alela HLA A3

Explicaie: cei mai muli bolnavi cu HEprovin dintr-un strmo comun(efect defondator)care a avut gena mutantasociat cu HLA A3

Hemocromatoza ereditar Boal ereditar (AR)

frecvent, 1:400

Absorbie crescut de fierce produce acumulareexcesiv de fiern ficat(ciroz), cord(insuficiencardiac), pancreas(diabet), piele

(pigmentaie bronzat),glande endocrine. Gena HFE pe cromozomul

6p lng gena HLA A

U.M.F IAI


11/83

11

APLICAII PRACTICE A FENOMENULUI DE NLNUIRE GENIC

Diagnosticul (prenatal sau presimptomatic) alunor boli geneticeprin studiul t ransmiter i iunei gene marker, uor deidentificat, nlnuitcu gena mutant(gena boal)

U.M.F IAI


12/83

12

Diagnosticul prenatal al unor boli genetice: identificarea mutaiei (aa) la ft posibil dar

presupune cunoaterea prealabil a mutaiei la copilulbolnav; laborioas i scump

studiu l transm iter i i uneigene marker, uor de

identificat, nlnuitcu gena mutant(gena boal)

gena pentru enzima 21 hidroxilaz(CYP21B) este localizatpe cromozomul 6pi se transmite strns nlnuit cu gena B

a complexului HLA (gen marker cu mai multe alele)

U.M.F IAI


13/83

Transmiterea genei mutante pentru 21-hidroxilaz

ntr-o familie i diagnosticul molecular al bolii(transmis AR) se pot stabili prin analiza geneimarker HLA-B,cu care gena mutant este strns

nlnuit.

U.M.F IAI


14/83

14

Valoarea diagnostic a nlnuirilor genice dintre unlocus boali un locus markera nceput s fie largutilizat dup 1980 prin folosirea markerilor ADN

polimorfici.

U.M.F IAI


15/83

15

b).NCRUCIARE CROMOZOMIAL (CROSSING-OVER)

nlnuirea genic NU este unfenomen absolut numaigenele si tu ate foarte aproapeuna de alta se transmit totdeauna

mpreun,nlnuite.

Genele si tuate la distanunade alta, pe acelai cromozom potfi separateprin fenomenul de

ncruciare cromozomial saucrossing-over(n profazameiozei primare).

U.M.F IAI

D

M

d

m

D

M

d

mGamei

recombinani

Profazameioz I

CO


16/83

16

NCRUCIARE CROMOZOMIAL (CROSSING-OVER)

MECANISM CO:

- sinapsa(gen la gen) acromozomilor omologi (n zigoten);

-ncruciareacromatidelor (chiasm);- ruperealor la locul de contact + schimb EGALde gene

- rezult o nou dispoziiea genelorparentale= RECOMBINARE GENIC

OMOLOAG. Recombinarea genic omoloag SURS

IMPORTANT DE VARIABILITATE.

U.M.F IAI


17/83

17

CARACTERISTICILE CO:

Recombinrile genice omologe,produse n meioz prin CO, suntfenomene aleatorii iimpreviz ib i le;

frecvena de producere a COntredou gene/ loci este direct

proporional cudistana fizicdin tre ele; aplicaii ncartografiereagenic.

U.M.F IAI


18/83

18

CO INEGAL:

mperechere greita unor secveneasemntoaredar neomolage, situatepe cromosomii omologi prin CO schimbul inegalde segmente deleii i duplicaiigenice.

RECOMBINARE OMOLOAG NEALELICBOLI GENOMICE.

U.M.F IAI

IMPORTANA CUNOATERII CO


19/83

19

B. CONCEPIA ACTUAL DESPRESTRUCTURA GENEI

GENA = un ansamblu liniar de secvenenucleotidice de ADN necesar pentru a produceun produs funcional: un polipeptid sau o

molecul de ARNGena este o unitate de transcripie.Genele :

segmente de ADN,

imprecis del im i tate

divizibile = structur discontinuocup un locus distinct

U.M.F IAI


20/83

1. ANATOMIA UNEI GENE CARE CODIFICPROTEINE

prezint o regiune central, transcrisintegral n ARNmesagerprecursor, numit "cadrul de lectur" alinformaiei genetice necesar pentru sinteza proteinei;

flancat de dou pri laterale, ne transcrise, cu rolul

de a reglaexpresia genei

U.M.F IAI


21/83

ANATOMIA UNEI GENE CARE CODIFIC PROTEINEU.M.F IAI

1.1.REGIUNEA CENTRAL

transcrisintegral n ARNmesagerprecursor (ORF*);alternanade secvene

codante = exoni inecodante = intronincepe cu:

-situsul de iniiere altranscripiei(SIR sau

INR) i-regiunea netrasnlat5UTRce conine icodonul iniiator ATG

5-CCAGCCATG-3


22/83

22

EXONII

secvene transcrisen pre ARNm i

pstraten ARNmmatur.

Regiuni codantept

anumite pti dinprotein = domenii.

U.M.F IAI

REGIUNEA CENTRAL A GENEI


23/83

23

U.M.F IAI

INTRONII(secvene intercalante=IVS)

Secvene necodante Transcrise iniial n preARNm i

apoi decupate precis indeprtatedin ARNm matur,alctuit numai din asamblareaexonilor (matisare)

ncep cu 5 GT i sfresc cuAG 3semnale pentrudecuparea precis*.

Rol puin cunoscut probabil nmatisarea alternativ(seleciaanumitor exoni)



24/83

24

Regiunea central setermincu o secven3UTRnecodantce

conine: Unul din codonii stop (TAA;

TAG, TGA) Situsul de terminareal

transcripiei (AATAAA)

Situsul de poliadenilarelocul de desprindereamoleculei de ARNm sintetizati adugare unui segmentpoliadenilic (rol n stabilitateai transportul ei din nucleu)

U.M.F IAI



25/83

1.2. REGIUNILELATERALE

Flancheazregiunea

central (ORF)

Netranscrise

Rol dereglare atranscripiei

U.M.F IAI ANATOMIA UNEI GENE CARE CODIFICPROTEINE


26/83

a). Regiunea lateral 5'

(n amontede ORF) 3 situsuri:

PROMOTOR Situs de specificitate tisular Situs de modulare a activitii genice

Servete la: iniierea transcripiei

(fixarea ARN polimerazei) reglarea anumitor genen anumite

esuturi (specificitate tisular), n anumitestadii de dezvoltare (specificitate

temporal) sau la anumite semnale /stimulidin mediu(ex. hormoni)

Reglarea intensitii transcripiei

U.M.F IAI ANATOMIA UNEI GENE CARE CODIFICPROTEINE

U M F IAI


27/83

27

REGIUNEA LATERAL5

PROMOTORULconine mai multe

elemente saumodulepe care seataeaz proteine reglatoare(trans-activatoare) numite factori detranscripie(TF II);

TFse fixeaz la miezul promotorului(TATA; CAAT; GC) i are rolul sfixeze, s poziioneze i sactiveze ARN polimeraza II,astfelca transcripia s nceap exact la

SIT, cu primul nucleotid (+1)

Ali TF regleaz specificitateatisular, rspunsul la semnaleiintensitateatranscripiei

U.M.F IAI

U M F IAI


28/83

28

b. REGIUNEA LATERAL 3

U.M.F IAI

Regiunea lateral 3' - situat n avalde cadrul delectur al genei.

o secven netranscris, imprecis delimitat icunoscut,

rol structural i funcional.n aceast regiune se gsesc secvene semnalcare

afecteazprocesarea, stabilitatea i durata de via a

ARNm.

U M F IAI


29/83

29

U.M.F IAI

2. TIPURI DE GENE

2.1. Gene comune i genespecifice

Gene comune - ubicuitare(housekeeping genes)

Se exprimn toate celulele. Codificproteine

indispensabile funciilor celularefundamentale.

Trasncripie continu, la nivelsczut.

Gene specifice: Expresie limitat spaial

(anumite esuturi / celule) sautemporal(anumite stadii)

Codificproteine specifice

2.2. Gene unice i familii de gene Majoritatea genelor sunt unice,

puine sunt duplicate Unele copiiale genelor unice

sunt nefuncionale(gene

trunchiate; fragmente de gene;pseudogene) Familii de gene:

Au o structur identic Produc proteine asemntoare Au o origine comun(prin

duplicaia unei gene ancestrale

U M F IAI


30/83

30

U.M.F IAI

Pn n 1970 genele erau entiti materiale inaccesibile analizeidirecte:

dimensiuni foarte mici imposibilitatea obinerii uneicantiti suficiente de material pentru

studiu.

Dup 1970 s-au descoperit: enzimele de restricie, veritabile "bisturie" genetice, cu ajutorul crora

a devenit posibil secionarea ADN i izolarea genelor*.

tehnici de amplificareunui fragment specific de ADN = clonareagenelor (celular sau acelular PCR)**.

tehnici de analiz i secveniere*

C. METODE DE CLONARE I ANALIZ A GENELOR

(TEHNOLOGIA ADN)

U M F IAI


31/83

31

U.M.F IAI

TEHNOLOGIA ADN

a ianugurat era ingineriei

moleculare cu multiple iimportante aplicaii practice:

analiza structurii, cartografieriilu funciei genelor;

elucidarea patogenieibolilorgenetice i dobndite (infecii,cancere);

diagnosticulbolilor:preimplantator, prenatal,presimptomatic;

biosinteza unor moleculeterapeutice(insulin, hormon decretere, eritropoietin etc)

tratamentul bolilor genetice i

terapia genic

U M F IAI


32/83

32

U.M.F IAI

1. CLONAREA ADN

Clonarea ADN este amplificarea selectiv a uneigene sau fragment de ADNprin multiple runde dereplicarecare vor produce un numr mare de copiia

fragmentului respectiv, ce vor permit analiza structurii ifuncieisale.

2 tipuri majore de clonare: Celular,in vivo, utilizeaz mecanismu l natural de repl icare

a unor fragmente de ADNobinute prin diferite metode iintroduse cu ajutorul unor vectori (plasmide, bacteriofagi,cromozomi artificiali) n celule gazd (bacterii, levuri)

Acelular, in vi t ro ,folosind o reacie de plomerizare n lan(PCR)

U M F IAI


33/83

33

U.M.F IAI

1.1. OBINEREA UNOR GENE SAUFRAGMENTE DE ADN

Trei metode:

(1).Secionarea ADNgenomic, cu ajutorulenzimelor de restricie;

Enzimele de restricie(Pr.Nobel, 1978)recunosc i taieADN la nivelul unor secvenenucleotidice specifice(situsuri de restricie)producnd fragmente de ADNcu capete adezive.

U M F IAI


34/83

34

U.M.F IAI

OBINEREA UNOR GENE SAU FRAGMENTE DE ADN

(2).Obinerea de ADNcomplementar uneimolecule de ARNm,cu

ajutorul t ranscr iptazeiinverse

Transcriptaza invers(Pr.

Nobel, 1975)sintetizeaz ocaten de ADNc pe baza uneimolecule de ARNm extras dincelule.

U M F IAI


35/83

35

U.M.F IAI

OBINEREA UNOR GENE SAU FRAGMENTE DE ADN

(3).Sinteza artificial (chimic)a unor fragm ente de ADN

prin polmerizarea dezoxiribo-

nucleotidelorntr-o ordinedeterminat anterior(de ex.,pe baza secvenei deaminoacizi i codului genetic).

Fragmentele de ADN vor fiutilizate ca sonde sau amorse nalte tehnici.

U M F IAI


36/83

36

U.M.F IAI

Clonarea ADN in vivoutilizeazmecanismul natural de replicareal ADN n celulea unor segmentede ADN introduse n celule cuajutorul unor vectori

form area ADN recom binant,prin ataarea in v i t ro afragmentelor de ADN uman la" un vector sau repl icon "capabil de replicareindependent;

transferareamoleculelor deADN recombinant n celulegazd,n care vectorulrecombinant se replicindependentde cromosomulcelulei gazd;

ampli f icareasau producerea declone celulare multiple.

izolarea clonelor d e ADN

recombinant.

1.2. CLONAREA ADN N CELULE

U.M.F IAI


37/83

37

U.M.F IAI

Folosete tehnica "polymerasechain react ion" (PCR)(Mullis iSmith; Premiul Nobel, 1993)

se poate ampl i f ica select ivosecven scurt de ADN sau ARN.

Amplificarea se realizeaz pe bazaprincipiuluiextens iei unei amors e("primer").

PCR este o reacie n landeoarececatenele de ADN nou sintetizate

vor aciona ca matriepentrusinteza ADN n ciclurile urmtoare.

Amplificarea este considerabil(demiliarde de ori) i rapid(n ctevaore), fiind integral automatizat.

1.3. CLONAREA ACELULAR A ADN (metoda PCR)

U.M.F IAI


38/83

38

U.M.F IAI

2. METODE DE ANALIZ A ACIZILOR NUCLEICI

n medicina practic analiza direct a geneisau

produselor sale este folosit pentru:

studiul patologiei moleculare;

diagnosticul genotipicprenatal sau presimptomatic al

unor boli, chiar i atunci cnd gena i efectele ei nu suntcunoscute sau nu sunt evidente; recunoaterea unei infecii virale.

U.M.F IAI


39/83

39

METODE DE ANALIZ A ACIZILOR NUCLEICI:PRINCIPII

Pentru a identifica o gen este necesar osond genotipicadecvat care s permit: fie recunoaterea genei (sonde directe) fie recunoaterea unor markeri genotipici (secvene

necodante) situai n vecintatea genei (sondeindirecte).

Aceast recunoatere se realizeaz peprincipiul hibridizrii moleculare a acizilornucleici.

U.M.F IAI


40/83

40

METODE DE ANALIZ A ACIZILOR NUCLEICI:PRINCIPII

Hibridizarea molecular se bazeaz pe capacitatea unorsonde monocatenare de acid nucleic de a forma, pebaz de complementaritate, molecule bicatenarecu osecven de acid nucleic int(monocatenar).

Fragment ADN:...T T A T A C G G T C A T C G T C G C A T G C T A G

A T* G C C A*G T ASond oligonucleotidic marcat

Pentru a identificai izola hibridul molecular sonda estemarcatcu un trasor radioactiv (32P) sau cu un compusfluorescent.

U.M.F IAI


41/83

41

METODE DE ANALIZ A ACIZILOR NUCLEICI:TEHNICI

a).Analiza ADN genomic uman

prin metoda de transfer

Southern

b). Analiza cu sonde oligo-nucleotidice specifice unei

alele (ASO) (dot blot).

c). Analiza ARNm prin Northern

blot.d). Analiza proteinelor prin

Western blot.

e) Secvenierea unor gene


42/83

1/6/2012 421

FUNCIA

GENEI


43/83

1/6/2012 Genetica Medicala Iasi 43

A. CONCEPIA CLASICREFERITOARE LA FUNCIA GENEI.

B. CONCEPIA ACTUALREFERITOARE LA FUNCIA GENEI.


44/83


A. CONCEPTIA CLASICREFERITOARE LA FUNCTIA GENEI

1. Generaliti

2. Poligenia

3. Pleio trop ia

4. Interaciunile genice

5. Eterogenitatea genetic


45/83


A.1. GENERALITATI Relaia "o gen un caracter

Excepii de la regula "o gen un caracter: Pol igenie;

Pleiotropie;

Interaciuni genice; Eterogenitatea genetic

O GEN UN CARACTER FENOTIPIC

BOAL FUNCTIE GENIC


46/83


A.2. POLIGENIA

unele caractere sun t determinate pr in

aciunea conjugat a mai mul tor perech i degene alele, care ocup loci diferii;

f iecare pereche de gene are efectecantitative mici i aditive

abaterea de la regula "o gen uncaracter" este aparent, deoarece fiecaregen determin o parte din caracter

MAI MULTEGENE

UN CARACTERFENOTIPIC


47/83


A.2. POLIGENIA

distribuia caracterului n populaieco respunde unei cu rbe de t ip

Gaussian(distribuie continu);

genele imp l icate acioneaz

independent, iar exp resia lor esteinfluenat de factori de mediucaractere mu lt i facto r iale


48/83


Caractere poligenice normale: talia,

tensiunea arterial, culoarea pielii,

inteligena,

dermatoglifele

A.2. POLIGENIA


49/83


Caractere poligenice anormale: bolile comune ale adultuluiulcerele

gastrice i duodenale, astmul bronic,schizofrenia, diabetul zaharat malformaiile congenitale izolatepiciorul

strmb congenital, luxaia congenital de

old, anomaliile congenitale cardiace izolate unele forme de cancer

A.2. POLIGENIA


50/83


efecte fenotipice multipledeterminate deo singur gen mutant(dominant) sau

o pereche de gene mutante (recesive);

dou tipuri de pleiotropie:

pleiotropie relaional pleiotropie nerelaional

A.3. PLEIOTROPIA


51/83


Pleiotropie relaional corelaie patogenicmutaia genic

efectele fenotipice;

exemple: sindromul Marfan, osteogenesis imperfecta,

fibroza chistic albinismul

A.3. PLEIOTROPIA

Sindromul Marfan


52/83


Sindromul MarfanInc iden1/10.000 de nou-nscuiTip de transm iteredominant autosomalGeneticmutaiagenei fibrilineiPatogenie prezena unei fibriline anormale determin modificri ale esutuluiconjunctiv din sistemul osteoarticular, pereii vasculari i ligamentul suspensor alcristalinului.Diagno st ic c l in ic se bazeaz pe evidenierea a trei categorii de semne isimptome:

-ocularemiopie, ectopie cristalinian;

-scheletice membre lungi i subiri (dolicostenomelie) deformri sternale(pectus excavatum sau carinatum) scolioz, degete lungi i subiri(arahnodactilie) ihipermobilitate articular(luxaiifrecvente);-cardiovasculareregurgitaiea sngelui din ventricolul n atriul stng datoritprolapsului de valv mitral i dilataii ale peretelui aortic (anevrisme) careinduc o insuficienventricularstng.

Diagnost ic paracl inic radiografii scheletice, ecografie cardiac, aortografie,examene oculare.Prognost ic risc crescut de moarte subitprin ruptura peretelui aortic i risc demoarte prin insuficiencardiac.Tratament corectarea deficitelor de vedere, evitarea eforturilor fizice mari,medicaie-blocantpentru a reduce foracontracieicardiace.


53/83


Pleiotropie nerelaional Nu exist corelaie patogenicmutaia

genic efectele fenotipice; exemplu: sindromul Moon - Bardet B iedl :

polidactilie obezitate, surditate, hipogonadism, retinit pigmentar retard mintal

A.3. PLEIOTROPIA


54/83


Interaciuni alelice;

Interaciuni non-alelice;

Interaciuni cu mediul.

A.4. INTERACTIUNI GENICE

A 4 AC G C


55/83


Interaciuni alelice; Dominan-recesivitate.

A1>0 sau B > 0


A1> 0

Genotip Fenotip

Antigen Anticorpi Grup

sanguinA1A1

A10A1 i anti-H A1

00 H i 0

A 4 INTERACTIUNI GENICE


56/83


Interaciuni alelice; Codominan.

A1 = B


A1= B

Genotip Fenotip

Antigen Anticorpi Grup sanguinA1A1 A1 i anti-H A1

A1B A1i B anti-H A1B

BB B i anti-H B



57/83


Interaciuni alelice; Semidominan.

G > g


G > g

Genotip Fenotip

GG Gusttor Percepe gustul amar al feniltiocarbamidei la concentraii

infimeGg Gusttor Percepe gustul amar al feniltiocarbamidei la concentraii

mari

gg Negusttor Percepe feniltiocarbamida ca o substaninsipid



58/83


Interaciuni non-alelice; epistazie.

Expresia fenotipic a unei perechi de gene alelepoate fi influenatde aciunea altor perechi degene alele, care ocup loci diferii de pe acelaicromosom sau de pe cromosomi diferii;

lanuri metabolice > enzime (gene diferite)

caracter fenotipic: mutaia oricrei gene caracter anormal




59/83


Interaciuni cu mediul

Modificarea aciunii unor gene de ctrefactori de mediu. Expresivitate variabil

Penetran incomplet




60/83


Interaciuni cu mediul

Expresivitate variabil manifestarea variabila aceleiaiboli la indivizi afectai

din aceeaifamilie sau din familii diferite;

expresivitatea variabilpoate interesa: spectrul de semne manifeste,

severitatea afeciunii, vrsta de debut a bolii


EXPRESIVITATE VARIABIL ANTICIPAIE


61/83


Boal HUNTINGTON

EXPRESIVITATE VARIABIL -ANTICIPAIE

mutaia genei huntingtinei amplificarea secveneI trinucleotidice CAG;

> 40 repetiii boalamplificare n spermatogenez severitate + debut

degradare cortical progresiv

pierderea progresiv a controlului micrilor musculare, tulburri de vorbire,

modificri comportamentale demen exitus

PENETRAN INCOMPLET


62/83


PENETRAN INCOMPLET

Penetran - complet toi heterozigoii= bolnavi p =1;

Penetran incomplet unii heterozigoi = sntoi p < 1

Exemple de boli cu penetran incomplet:exostoza multipl p = 60%,

otoscleroza p = 50%,

retinoblastomul p= 80%

osteogenesis imperfecta p = 90%.

Penetrana - noiune cantitativevideniat n bolile dominante

raportul nmulit cu 100 dintrenumrul de indivizi caremanifest boala i numrul depurttori ai genei mutante A

100An+AA

B=p

A 5 ETEROGENITATEA GENETIC


63/83


fenotipuri identice(asemntore) mutaiigenicediferite

Tipuri: eterogenitate de locus sau nonalelic, eterogenitate alelic eterogenitate clinic;

A.5. ETEROGENITATEA GENETIC


64/83


Eterogenitatea delocus

fenotipuri identice(asemntore)

mutaii diferite ngene diferite

A.5. ETEROGENITATEA

GENETIC

Boal Caracteristici clinice Loci

Retinitpigmentar Retinopatie progresiv cu pierdereavederii

20 de

loci

Osteogenesis

imperfectaFracturi la traumatisme minore,

surditate, sclere albastre7, 17

Boala Charcot-

Marie-ToothNeuropatieperiferic 1, 5, 8,

11, 17,

X

Boala Alzheimer Demensenilprogresiv 1, 14,19, 21

Melanomul familial Tumori maligne derivate dinmelanocite

1, 9

Hemofilia Tulburri de coagulare, sngerrimasive, hemoragii interne i

intraarticulare

X

Cancerul colorectal

nonpolipozic

ereditar

Cancer colorectal cu transmitere

dominant autosomal2p, 2q,

3, 7

Cancer de sn

dominant autosomalDebut precoce al cancerului de sn i

ovarian13, 17

Scleroza tuberoas Crize comiiale,angiofibroame faciale,macule tegumentare hipopigmentate,

retard mental

9, 16

Boala polichistic

renala adultuluiChiti diseminai n ambii rinichi

insuficienerenale cronice4, 16



65/83


Eterogenitatea alelic mutaii genice diferite n aceeai gen boli

diferite

exemplu mutaiin gena distrofinei: Distrofia muscularDuchenne;

Distrofia muscularBecker


DISTROFIA DUCHENNE DISTROFIA BECKER


66/83


I nciden22/100.000 nou-nscuibiei; I nciden3,8/100.000biei;

Transmitererecesiv legat de cromosomul X; Transmitererecesiv legat de cromosomul X;

Genetic deleia genei distrofinei (localizat Xp21)

determinabsenasintezei distrofinei

Geneticmutaiagenei distrofinei determinsinteza

unei proteine anormale;Patogenie absena distrofinei determin: leziuni

membranare ale fibrei musculare ianomalii alejonciunii

sinaptice; fibrele musculare sunt nlocuite cu esut

conjunctiv;

Patogenie prezena distrofinei anormale are efecte

mai reduse asupra fibrei musculare dect absena

completa proteinei;

Diagnosticul cli nicsebazeazpe:

-apariia de slbiciune muscular la nivelul membrelor

inferioare, asociatcu probleme de mers (urcatul scrilor)igreutila ridicatul de pe scaun, ncepnd cu vrsta de 3

ani;

-paralizie a membrelor inferioare ncepnd cu vrsta de 10

12 ani;

-deces la 20 de ani prin insuficien respiratorie sau

cardiac;

Diagnosticul cli nic:

-apariia tardiv (dup 20-25 de ani) a slbiciunii

musculare la nivelul membrelor inferioare;-paralizia membrelor inferioare poate fi absent sau

apare tardiv;

-rareori decesul se produce prin insuficien

respiratorie sau cardiac;

Diagnostic paraclinicnivel crescut de 50-100 de ori alcreatininei serice, absena distrofinei n muchi,

identificarea mutaiei prin tehnici de analiz a ADN-ului;

Diagnostic paracli nic nivel crescut al creatinineiserice, prezena unei cantiti reduse de distrofin n

muchi,identificarea mutaieiprin tehnici de analiza

ADN-ului;

Prognosticdeces la 20-25 de ani; Prognosticdeces la 50-60 de ani;

Tratamentnu exist tratament. Tratamentnu exist tratament.



67/83


Eterogenitatea clinic mutaii genice diferite n aceeai gen

manifestriclinice de severitate diferit

exemplu mutaiin gena -L-iduronidazei: Sindrom Hurler;

Sindrom Scheie


A 5 ETEROGENITATEA GENIC


68/83


Importana fenomenului de eterogenitate

Tratament de ex. hemofilia A i B(eterogenitate delocus) diagnostic terapie corect: Hemofilie A - tratament substitutiv cu factor de coagulare VIII; Hemofilie Btratament substitutiv cu factor de coagulare IX.

Prognostic boli cu eterogenitate alelicsau clinic diagnostic corect estimare evoluie: distrofie muscular Duchenne deces la 20-25 ani; distrofie muscular Becker deces dup 50-60 ani.

Sfat genetic boli cu eterogenitate de locus diagnostic

corect calculare risc de recuren: forme dominant autosomale - risc 50%; forme recesiv autosomalrisc 25% forme recesive legate de Xrisc 25% (50% din bieibolnavi)

A.5. ETEROGENITATEA GENIC

B CONCEPTIA ACTUAL REFERITOARE LA FUNCTIA GENEI


69/83


B. CONCEPTIAACTUALREFERITOARE LA FUNCTIA GENEI1. Genele controleazsin teza pro teinelor

2. Relaiao genprotein

3. Complexitatea relaiei o gen oprotein

4. Interaciunile gen ice n concepiaactual

B 1 GENELE CONTROLEAZ SINTEZA PROTEINELOR


70/83


B.1. GENELE CONTROLEAZ SINTEZA PROTEINELOR Genetica clasic:O genun caracter feno t ip ic

Desc ifrarea ero ri lor nscutede metabo l ism :

O geno proteinO genun po l ipept id

Introducerea tehnic i lor de geneticmolecular:

O genun produs funcional

B 1 GENELE CONTROLEAZ SINTEZA PROTEINELOR


71/83


B.1. GENELE CONTROLEAZ SINTEZA PROTEINELORGENA ESTE SEGMENTUL DE

ADN CARE CONINE

INFORMAIA GENETICNECESAR SINTEZEI UNUIPRODUS FUNCIONAL.

Genele care codific proteine suntconsiderate gene structu rale

B 2 RELAIA O GEN PROTEIN


72/83


B.2. RELAIA O GEN PROTEINA fost descifrat pe baza studiuluiefectelor mutaiilor

Exemplu: drepanoci toza (sicklemia,

anem ia cu hematii n formde secer)



73/83


B.2. RELAIA O GEN PROTEINDREPANOCITOZA

Transmitere recesiv autosomal.

Incidena bolii - 1/4001/600de nou -nscui la populaiile originare din Africa,bazinul mediteranean, Orientul mijlociu iIndia.

Incidena crescut avantaj select iv alheterozigoilor Na = imun itate natural lamalarie.



74/83



se manifest la homozigoiii aa

anemie hemolitic sever.durer ila diverse n ivelu ri (mini, pic ioare,

abdomen splin, mezenter, ficat, pancreas)micro infarcte obstrucia capilarelor.

hemoliza cronicsp lenomegal ie pierdereafunciei imune a splinei suscept ib i l i tate lainfecii bacteriene cauza principal de deces.



75/83



Mecanism patogenic:

1949 - Paulingn sicklemie hemoglobina S(migrareelectroforetic diferit de HbA).

1956 - Ingram - HbS - catena a globinei (poziia 6)valin acid glutamic

HbS afinitate N pt. O2n condiii normale de oxigenare n hipoxie(microcirculaia capilar) 50% afinitate

O2 solubilitate Hb precipitarebastonaehematii n secer



76/83



Mecanism patogenic:

Hematii n secer lezarea membranei eritrocitare

(capilare) + blocarea microcirculaiei(microtrombusuri). Lezarea membranei distrugerea hematiilor anemie

hemolitic microtrombozele dureri cronicen diverse organe

1975 - secvenierea genei -globinei. sicklemie - mutaie punctiform = substituia adeninei cu

timina codon 6 lan -globin GAGGTG acid glutamic valin



77/83



concluzi i : genele= secvene de nucleotide informaia genetic

pentru asamblarea specific a aminoacizilor. Mutaiile geniceschimbarea secvenei de nucleotide

sinteza de proteine anormale boal molecular gena are trei categorii de efecte: efectul primarla nivel molecularn sicklemie substituia

acidului glutamic cu valina n poziia 6 a -globinei, cu apariiaHbS;

efectul secundarla nivel celularn sicklemie modificarea

formei hematiei (din disc biconcav n secer) efectul teriarla nivel de organ sau organism (semne i

simptome)n sicklemie: anemie hemolitic cronic, dureri detip infarctic, infecii recurente.

B 3 COMPLEXITATEA RELAIEI O GEN O POLIPEPTID


78/83


B.3. COMPLEXITATEA RELAIEI O GEN O POLIPEPTID Relaia o gen mai multe polipeptide

st ructura d iscont inua genei (exon i + intron i) preARNm matisare difereniat peptide

diferi te.exemplu: matisarea difereniat a preARNmgenei calc i ton inei:

tiroid matisare exoni 2 + 3 + 4 calcitonin; hipotalamusmatisare exoni 2 + 3 + 5 CGRP

(calcitonin gene-related peptide)

rearanjarea exonilor unei gene pro teine cu

funcii noi

B 3 COMPLEXITATEA RELAIEI O GEN O POLIPEPTID


79/83


B.3. COMPLEXITATEA RELAIEI O GEN O POLIPEPTID Relaia > gene o protein

proteine po l icatenare = fiecare lan peptidic informaa genetic> gene d ifer i te.exemplu: hemoglobina = 2 lanuri + 2 lanuri + 4

grupri hem: Lan gena cromosom 16; Lan gena cromosom 11.

exemplu: im unog lobul ine = 2 lanuri H + 2 lanuri L: Lan H familia genelor lanului H cromosom 14q32237 de

alele pt. 4 domenii proteice; Lan L 2 familii de gene L:

Cromosomul 2p13106 alele pentru 3 domenii ale lanului L; Cromosomul 22q11106 alele pentru 3 domenii ale lanului L

EXCEPII DE LA REGULA O GEN O PROTEIN


80/83


O GEN UN PRODUSFUNCIONAL

UNITATE TRANSCRIPIONAL IDE MUTAIE

> tipuri de ARNm sintetizate princlivarea unitii transcripionale

FOLOSIREA DE PROMOTORIALTERNATIVI

ISOFORME(distrofine diferite n creier, cerebel imuchi

CLIVAJ POSTRANSLAIONAL

POLIPEPTIDE NRUDITEFUNCIONAL

MATISARE ALTERNATIV

calcitonin/ CRP

POLIADENILARE ALTERNATIV

TRANSLAII REPETATEALE ACELEIAI

MOLECULE DE ARNm

B 4 INTERACTIUNILE GENICE N CONCEPTIA ACTUALA


81/83


B.4. INTERACTIUNILE GENICE N CONCEPTIA ACTUALAInteraciuni alelice

la nivel molecular toate genele sunt

manifeste feno t ip ic.

mutaiile genice pot genera mai multecatego ri i de aciuni:

gene amorfe;

gene hipom orfe;

gene izom orfe

B.4. INTERACTIUNILE GENICE N CONCEPTIA ACTUALA


82/83


B.4. INTERACTIUNILE GENICE N CONCEPTIA ACTUALAInteraciuni nealelice

epistaziaeste rezultatul aciuniiseriate a maimultor enzime, codif icate de gene difer i te, lanive lu l unui lanm etabol ic.

exemplu: sinteza ant igenelor AB0 estecondiionatde interveniaa 3 enzime: H-secretaza transformsubstanap recursoare nantigen H; n absenaH-sec retazei substanaprecursoare rmne

nemodificatabsenaantigenelor A-transferaza transformant igenu l H n an tig en A ; B-transferaza transformant igenu l H n an tig en B ;

n absenaA -transferazei sau B-transferazei antigenul Hrmnenemod i f icat ;

FUNCIA GENEI


83/83

TEORIA CLASIC

BOAL GEN

O GEN UN CARACTEREXCEPII

MAI MULTE GENE UNCARACTER

POLIGENIE

O GEN MAI MULTECARACTERE

PLEIOTROPIE RELAIONAL NERELAIONAL

TEORIA ACTUAL

GEN BOAL

O GEN UN PRODUS FUNCIONAL PROTEIN ARN

SECVEN SECVENNUCLEOTIDIC DE AMINOACIZI

MODIFICAREA SECVENEI NUCLEOTIDICE

MODIFICAREA SECVENEI DE AMINOACIZI(EFECT PRIMAR)

PROTEIN ANORMAL

(EFECT SECUNDAR)

ANOMALII ORGANICE SAU ALE ORGANISMULUI(EFECT TERIAR)

EXEMPLU: SICKLEMIA

Documents

Curs 3 Stomato