Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (947312), страница 14
Текст из файла (страница 14)
(2) Почти полная недостаточность гнпоксантнн-гуанин — фосфорибознлтрансферазы (НРВТ) у детей с синдромом Леша — Найхана н частичная недостаточность этого фермента у больных с избыточным синтезом мочевой кислоты прн подагре. (3) Недостаточность аденннфосфорнбознлтрансферазы (АРВТ) у больных с хамнямн в почках. В этом случае камни состоят из 2,8-днокснаденнна (нс пута~ь с мочекисдымн камнями).
(4) Недостаточность ксантиноксндазы у больных ксантонурней, ддя которых повышен риск образования камней в мочевыводяших путях н, в некоторых случаях, риск миалгнн, обусловленной присутствием кристаллов ксантнна в мышцах. (5) Недостаточность аденознндезамнназы, связанная с общей тяжелой иммунной недостаточностью. (6) Недостаточность пуриннуклеозндфосфорнлазы, связанная с дефектом Т-лнмфоцнтов. (7) Активность пурнн-5-нуклеозндазы снижена в лнмфоцитах больных агаммаглобулннемией, которая может быть вюричной прн утрате В-клеток.
(8) Недостаточность аденозинкиназы до снх пор наблюдалась только в культурах лнмфобластов человека. Соответствующее заболевание еще предстоит идентифицировать. (9) Недостаточность мноаденнлатдезамнназы у некоторых больных связана с явлениями слабости н судорогами в мышцах посде сильных нагрузок, а также с отсутствием повышения концентрации ионов аммония в венозной крови в ответ на мышечные нагрузки [1294). Этн дефекты ферментов служат замсчательнымн примерами более, а часто менее характерных фенотнпическнх последствий различных генетических блоков в единой цепи реакций.
46 4. действие генов атетозом, гиперрефлексней и непременным самодеструктивным поведением, которое может выражаться даже в откусывании губ и пальцев 11164). У всех пациентов (болеют только мальчики) наблюдается гиперурикемия и повышенная концентрация мочевой кислоты в моче, что приводит к образованию камней в почках н закупорке мочевых путей.
Признак сцеплен с полом (разд. 3.1.4). Гетерозиготы клинически здоровы, однако поддаются выявлению. В 1967 г. Снгмиллер и др. 112953 при обследовании больных с синдромом Леша — Найхана обнаружили практически полную недостаточность одного нз ферментов метаболизма пуринов-гипоксантнн-гуаннн — фосфорибозилтрансферазы (НРКТ) (у трех больных — в лизатах эритроцитов, у одного больного-в культуре фибробластов). Впоследствии дефект фермента был выявлен во многих тканях: печени, лейкоцитах и в мозге. Инозин-5'- монофосфат образуется в нескольких реакциях, принадлежащих к разным метаболическим путям.
Однако клетки могут использовать также готовые пури- новые основания и нуклеозиды, образующиеся при расщеплении нуклеиновых кислот. В этом пути «использования вторичного сырья» свободные пуриновые основания превращаются в соответствующие 5'-мононуклеотнды. Имеются два фермента, один специфичен для гипоксантина, второй для аденина (рис. 4.21). Если первый фермент дефектен, то вторичного использования гипоксантина и гуанина не происходит, вместо этого они превращаются в мочевую кислоту.
В результате развивается гиперурикемия с образованием камней в почках; однако остается неясным, чем обусловлены симптомы со стороны ЦНС. Дефекты НРКТ удобно изучать в культуре фибробластов, вот почему этот фермент использовали в качестве модели при решении ряда проблем. Гетерогенность на молекулярном уровне. В разных семьях обычно встречаются различные мутации.
Об этом свидетельствуют результаты изучения таких характеристик фермента, как остаточная активность, константа Михаэлиса — Ментен, термола- бильность, ингибирование конечными продуктамн — ОМР и 1МР и других. Иногда выраженная недостаточность НРКТ имела место и в отсутствие признаков синдрома Леша — Найхана. Дефектная гипоксантингуанин — фосфорибозилтрансфераза была выявлена у некоторых взрослых больных подагрой 11162; 12943. Однако подавляющее большинство людей, страдающих этим заболеванием, обладают нормальной НРКТ. У тех немногих больных подагрой, которые имеют дефектный фермент, этот признак наследуется сцепленно с Х-хромосомой. Это еще раз указывает, что мутации действительно затрагивают один и тот же локус.
Доказательства инактивации Х-хромосомы. Одно из наиболее убедительных доказательств гипотезы Лайон 1разд. 2.2.3.3) было получено при изучении активности фермента на уровне отдельных клеток у гетерозигот с мутациями по НРКТ г1!643. Более того, эти исследования позволили по-новому взглянуть на метаболические взаимоотношения между клетками. Метаболическая кооперация. Изучение культуры фибробластов кожи дает возможность идентифицировать гетерозиготных носителей мутации Если получить клоны из отдельных фибробластов и определить активность фермента, измерив с помощью радиоавтографии количество поглощаемого клетками гипоксантина, меченного трнтнем, то оказывается, что примерно у половины клонов активность НРКТ нормальная, а у половины фермент дефектен. Однако в культурах фибробластов, которые получены без клонирования, подавляющее большинство гетерозиготных клеток обладали активностью.
Очевидно, при контакте клеток, дефектных по НРКТ, с нормальными клетками их метаболнческий дефект подвергается коррекции Г10903. Этот вывод подтверждается опытами, в которых нормальные и дефектные клетки смешивали в одной культуре. Феномен назвали «метаболической кооперацией». Рассмотрим три возможных механизма такой кооперации (рис. 4.22).
4 Действие генов 47 чи Рис. 4.22. Возможпыс механизмы метаболической кооперации между клетками с активной НРВТ я с неактивным ферментом в культуре гегерозиготных клеток 1 Нормальные клетки снабжают дефектные клетки ДНК или мРНК, в результате последние приобретают способность синтезировать функционально активный фермент 2 Дефектные клетки получают от нормальных готовый фермент. В основе этого предположения аналогия с коррекцией дефектов при мукополисахаридозах (разд. 4 2 2 3).
Инкубация культуры фибробластов, дефектных по НРКТ, с нормальными клетками, разрушенными ультразвуком, приводила к частичному восстановлению функпии фермента. 3. Нормальные клетки синтезируют нуклеотид (конечный продукт), который переносится в дефектные клетки Большинство экспериментальных данных свидетельствует в пользу этого механизма. Если дефектные фибробласты отделить от нормальных клеток, нх мутантный фенотип быстро восстанавливается, несмотря на то что нормальная гипоксантнн-гуанин — фосфорибознлтрансфераза сгабильна в этих условиях в течение многих часов. В другом эксперименте лимфопиты нормальной женшины инкубировали в среде, содержащей меченный тритием гипоксантин.
Затем такие клетки смешивали в обычной среде с лимфоцнтами мужчины, страдающего синдромом Леша — Найхана. Спустя некоторое время г'-хромосомы мужских клеток с дефектным ферментом, окрашивали акри- хинипритом, после чего проводили радноавтографию. В мужских клетках обнаруживалась метка, что указывало на перенос нуклеотидов нз нормальных клеток в дефектные В подобных опытах метаболическая кооперация была продемонстрирована также между преинкубированнымн нормальными эритроцитами и мутант- ными лимфоцитами или фибробластами. Оказалось, что в дефектные клетки переносится инозимонофосфат или одно из его производных; по-видимому, активную роль в этом процессе играет мембрана клетки ) 10531.
Другие проблемы, связанные с недостаточностью НРЯТ. Дефектная НРКТ стала важной модельной системой для изучения мутационного процесса. 1, Эта система дает возможность идентифицировать гемизигот и гетерозигот, измеряя активность фермента в фибробластах, и таким образом сравнивать частоты спонтанных мутаций у мужчин и женщин (разд. 5.15). 2 Ген НРЯТ экспрессируется в клетках амниотической жидкости, поэтому недостаточность гипоксантин-гуанин — фосфорибозилтрансферазы удается диагностировать с помощью амниоцентеза. Этим дефект НРйТ в корне отличается от других патологических состояний, наследуемых сцепленно с Х-хромосомой, например гемофилии или мышечной дистрофии Дюшенна, при которых биохимический дефект не проявляется в клетках амниотической жидкости.
3. Разработана система отбора точковых мутаций в культурах фибробластов, основанная на использовании необычного субстрата, 8-азагуанина. Она позволяет изучать на клеточном уровне возникновение спонтанных и индуцированных мутаций. В нормальных клетках 8-азагуанин утилизируется НРКТ, что приводит к гибели клеток.
Клетки, дефектные по НРВТ, не способны метаболизировать это соединение и выживают. Иммунная недостаточность, связанная с дефектами аденозиндезаминазы и нуклоозидфоофорилазы (рис 421) Дефект другого фермента, участ- 48 4. Действие генов вуюшего в метаболизме нуклеозидов, приводит к иному фенотипу. Этот случай тем более интересен, что дефектной является редкая форма полиморфного фермента. Дефекты одного или нескольких компонентов иммунной системы могут обусловливать повышенную восприимчивость к бактериальным инфекциям.
Классическим примером такой патологии является гипогаммаглобулинемия, которая наследуется сцепление с полом и обусловлена дефектом созревания В-лимфоцитов [1092; 1261]. В-лимфоциты сзгужат местом образования гуморальных антител, и их отсутствие приводит к нарушению синтеза 7-глобулинов. Т-лимфоциты обеспечивают клеточный иммунитет и при этом заболевании остаются интактными.
Различают несколько форм иммунной недостаточности. Одна из них, называемая острой комбинированной обусловливает повышенную восприимчивость к заражению самыми разнообразными бактериями, вирусами и грибами. При этой форме нарушены функции как В-, так н Т-лимфоцитов. Иногда оказьгваются дефектными только Т-димфоциты. Оказалось, что в основе таких дефектов лежит нарушение дифференцировки стволовых клеток в зрелые лимфоидные клетки [1274; 1267]. Эта группа заболеваний гетерогенна по этиологии, поскольку известны как случаи с аугосомно-рецессивным наследованием, так и варианты, которые наследуются сцепленно с Х-хромосомой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
