Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (947312), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Если такой клеточный клон содержит хромосому со структурной аномалией, мы должны иногда обнаруживать в определенной части клеток пациентов, страдающих одним из трех синдромов с хромосомной нестабильностью, специфические хромосомные аберрации. Такие клеточные клоны действительно были найдены. На рис. 5.30 приведена фотография необычной хромосомы !р-, маркирующей клон клеток пациента с анемией Фанкони, наблюдавшего- А Рие. 5.30. Маркерная хромосома 1р-, обнаруженная а клоне клеток больного с анемией Фанкони. (Сонггеьу о( Гуг.Т.
М. 8снгоеоег.] б. Мутации 201 1,9 9,9 \972 ~ ~ 1973 1979 Рнс. 5.3!. Доля мстафаз, в которых была обнаружена маркерная хромосома !р- (см. рнс. 5.30). Результаты исследований, нроноднв7ННХСя ЕжЕГОдно и течение неекольких лет. (Сонг1еху о( (Эг.Т. М.
8сьтоедет.) 5.1.б.З. Молекулярные механизмы хромо<'омной нестабильности и образование онухс1ли, обусловленное соматической мутацией Пигментнал ксеродерма (27870 — 27875). Хромосомная нестабильность и сушество- ся с 1974 г. (1636). На рис. 5.31 проведено сравнение частот метафаз с этой маркерной хромосомой по годам. Этот клон, вероятно, имел определенное селектнвное преимушество, уменьшавшееся, однако, с течением времени. Аналогичные клоны наблюдались и в случае двух других болезней.
В случае атаксин-телеангиэктазни наблюдалось полное развитие лейкемии в результате постепенного роста определенного клеточно~о клона (1485]. Возможные молекулярные механизмы злокачественной трансформации в связи с разрывами хромосом будут обсуждаться' а разд. 5.1.6.5, посвященном онкогенам. ванне маркерных хромосом при трех синдромах, с нею сопряженных, наводят на мысль, что повторный разрыв хромосом может приводить к образованию клеточных клонов, развивающихся в злокачественные опухоли.
В свкзи с этим возникает вопрос о молекулярном механизме хромосомной нестабильности. Много информации на этот счет дало изучение другой наследственной болезни — пигментной ксеродермы. После облучения ультрафиолетовым светом на коже больных с пигментной ксеродермой возникает зритема, которая сменяется атрофией и телеанх нэктазией (разд. 3,1.3).
Постепенно облученные участки становятся бородавчатыми, и на ннх развивается рак кожи. Из работ на микроорганизмах известно, что клетки имеют ферментативную систему, способную репарировать дефекты ДНК. Ферментатнвная репарация дефектов, индуцированных ульт- 202 б. Мутации Таблица 5.19. Распределение групп комплемснтацин у больных пигментной ксеролермой (1450) Частота больнык а соотастстауюшсй группе комплсмситации Число паписитоа Регион, страна А В С ГУ Е Р С аариантиал 3 1 5 5 0 0 0 2 1б 1О 0 14 8 2 0 2 5 41 21 0 ! 1 0 3 0 !4 40 7 0 12 0 0 0 0 5 24 2 0 7 5 0 0 0 9 23 Северная Америка Европа н Великобритания Япония Египет Германия Число обследованных боль- 43 1 39 !9 2 3 2 35 144 ных рафиолетовым светом, была хорошо изучена на молекулярном уровне в исследованиях на микроорганизмах.
Больные пигментной ксеродермой характеризуются аномально высокой чувствительностью к ультрафиолетовому свету. Клэвер Е1036, 1420) показал, что причиной этой болезни является нарушение системы репарации ДНК. Позднее было идентифицировано большое число различных ферментативных дефектов, приводящих к фенотипам, подобным тем, что бываю~ при пигментной ксеродерме (табл. 5.19). Ферлаеастативные дефекты нри эабалевансаях, с.тадных с нигиентнай нсерадврмай (27870 — 27880).
Показано, что у культивируемых фибробластов больных пигмегггиой Механизмы репарации улНК. В исследованиях на микроорганизмах изучались три основных механизма репарации ДНК: фотореактивация, эксцизионная репарация и пострепликативная репарация (рис. 5.32) [220; 14583. !. Фотореактивация. Сине-фиолетовый свет увеличивает вероятность выживания бактерии, облученной до этого улътрафиолетовым светом. Летальный эффект ультрафиолетового облучения объясняется образованием тиминовых димеров в ДНК, препятствуюших ее репликации. Фотореактивирующий фермент зги днмеры расщепляет и восстанавливает таким образом правильную структуру ДНК.
2. Эксцизионная репарация. Второй механизм репарации ДНК-эксцизиоиная репарация †сне~с не нуждаешься. На первом этапе эндонуклеаза опознает димер и разрезает рядом с ним поврежденную цепь ДНК. Образовавшиеся свободные концы распознаются экзонуклеазами, которые расширяют брешь, отщепляя нуклеотиды. Помимо УФ-индуцированных димеров удаляется до 100 других нуклеотидов. Полимераза осуществляет ресннтез удаленного фрагмента цепи, используя в качестве матрицы неповрежденную сестринскую цепь. Наконец, лигаза «сшивает» вновь синтезированный фрагмент со старой цепью. 3. Пострепликативная репарация. Если фотореактивация и эксцизионная репарация ло каким-то причинам невозможны, повреждение в цепи не будет исправлено и она не сможет функционировать как матрица в процессе репликации. Во вновь синтезированной комллементарной цепи ДНК останется брешь.
Однако генетическая информация, искаженная образованием димеров, содержится в новой цепи ДНК, синтезированной по старой комплементарной цепи. Эта новая цепь и послужит матрицей, на которой образуется копия, замещающая поврежденную цепь ДНК.
Точный механизм этого замещения пока неизвестен: по-видимому, он имеет сходство с нормальными рекомбинационными событиями. Одна неповрежденная цепь ДНК необходима в качестве матрицы как для эксцизионной, так и для лострепликативной репарации. б. Мутации 203 8ндимый свет Н1Н !! И! 6 А А с т Н И1 01 11 ! с т т 6 А Фермент Б т т тт — т-т— А г А А с т 6 А А С Н1 И1 т с т т 6 А А 11 — е 11 !д н н 1и н т А т с т т 6 А 1 с г — т 6 е (Удаляется) Рне. 5.32. Три механизма репарации ДНК.
А. Фотореактнеання; тнминоеые днмеры расщепляются н восстанавливается водородная связь А-Т. Б. Эксцизнонная репарация; полухроматидная последовательность, содержащая тиминовый днмер, вырезается н синтезируется ксеродермой (ПК) сокращается время жизни после ультрафиолетового облучения. Кроме того, выживаемость различных УФ-облученных вирусов, вырашиваемых в ПК-клетках, меньше, чем вирусов, культивируемых в нормальных клетках.
Отсюда следует, что в хозяйской клетке существует какой-то генетический дефект, не позволяющий ей исправить дефект вирусного генома. Возможно, у нее нарушен один из вышеупомянутых механизмов репарации. Такое предположение подтвердилось в ходе прямого изучения этих механизмов в ПК- клетках. Было обнаружено, что клетки разных больных не способны осуществлять эксцизионную репарацию. У них нарушен начальный ее этап — вырезание димеров. новая полухроматида. В. Постреплнкатнвная 1рекомбннационная) репарация. Полухроматиднае последовательность вырезается, репарация происходит после репликации с участием другого продукта деление.
Генетическая гпперогенность С1420; 1421; 14503. Система эксцизионной репарации включает несколько ферментов, а клинические различия между разными ПК-пациентами свидетельствуют о генетической гетерогенности болезни. Такая гетерогенность обусловлена, по-видимому, тем, что соответствующие мутации могут возникать либо в генах, кодирующих разные полипептидные цепи, либо в различных сайтах одного и того же гена. Один из методов изучения этой проблемы †проведен клеточной гибридизации (разд. 3.4.3) фибробластов от разных больных. Дочерняя клетка, образовавшаяся из двух слившихся клеток, сможет осуществлять эксцизионпую репарацию, если ферментативные де- 204 б. Мутации фекты связаны с разными покусами. В этом случае один геном дает один неповрежденный фермент, а другой — второй фермент, т.е, происходит взаимная компенсация двух дефектов.
Если ферментативные дефекты идентичны, то даже при повреждении разных сайтов одного гена, компенсация невозможна. С помощью э~ого метода было идентифицировано цо крайней мере восемь групп комплементации (табл. 5.19). Между группами комплементации существуют клинические различия: так, дополнительные неврологические дефекты, например микроцефалию, прогрессирующую умственную отсталость, замедленный рост и половое развитие, глухоту, атаксию, хореоатетоз и арефдексию, имеют только пациенты групп А, В и г) (де Санктис и Каккионе, 1932).
Многие ПК-пациенты с неврологическими проявлениями не обнаруживают всего спектра симптомов, Даже внутри одной комплементационной группы может существовать удивительная гетерогенность по степени выраженности неврологических симптомов. У многих больных, которым был поставлен клинический диагноз ПК, эксцизионная репарапия оказалась совершенно нормальной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
