Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (947312), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Определение последовательностей нуклеотидов у различных индивидов и использование рестрикционных ферментов для картнровання генома человека выявило необыкновенно высокую изменчивость на уровне ДНК. Семейный анализ показал, что варианты ДНК наследуются в соответствии с законами Менделя. Таким образом, теперь в распоряжении исследователей находится совершенно новый набор генетических маркеров.
7'ипы поэгилгпрфиз»га ДНК. Наиболее распространенный тип полиморфизма ДНК- рестрикционный полиморфизм. Если в сайте узнавания для какой-то рестриктазы происходит точечная мутация, фермент не распознает свой сайт и не разрезает ДНК (рис. 2.84), Имея под рукой специфические ДНК-зонды и рестриктазы, можно анализировать ДНК. Рестрикционные фрагменты ДНК (рестрикты) различаются по длине (полиморфизм по длине рестрикционных фрагментов).
Они идентифицируются по различной подвижности после гибридизации по Саузерну (рис. 6.5). В настоящее время метод гибридизации по Саузерну включает радиоактивное мечение. Вероятно, в будущем появится возможность не- радиоактивного мечения фрагментов ДНК. Точечные мутации, заменяющие один нуклеотнд на другой в некодирующем районе ДНК, встречаются очень часто.
Немногие систематические исследования изменчивости ДНК проводились путем анализа с использованием большого количества рестриктаз в небольшой выборке особей (10 — 12). Результаты. полученные для хорошо изученных к настошцему времени областей генома (гемоглобина, альбумина и сегментон ДНК с неизвестной функцией из разных хромосом) (1143; 1742; 19593, свидетельствуют о том. что уровень нуклеогидной изменчивости приблизительно на порядок выше, чем наблюдаемый по структурным генам, кодирующим белки.
Это означает, что разница между случайно выбранными хромосомами составляет в среднем 'узос— — нуклеотидов (гетерозиготность = = 0,001 — 0,004). Особенно подходят для выявления вариантов ДНК ферменты Мзр! и Тас(1, узнающие метилированный динуклеотид СрО. Большинство вариантов по длине рестрикционных фрагментов диморфны, т. е, имеют только два «аллеля»- присутствие (+) или отсутствие ( — ) сайта рес~рикции. Частота полиморфного ва- Индиана С Индиана В Индивид А )()[)(4' хМхк Выделение одной хромосомы методам преларатианой нмтометрии х х )с ! -и — —— ! Область Ф гомопогни ! Разделение фрагментоэ путем эпектрафареза зонда дНК э агароэном геле Переноа гибридизнруемых фрагменгаэ на нмтронеллюлозу Ф -„эз Гнбрипиэани» с зондом ДНК, ме»емным Р— радмоаатографил.
4. рианта может изменяться от нескольких процентов до максимальной -50%. Другой тип полиморфизма ДНК заключается в различном числе тандемных повторов, имеющих общую центральную часть из !0-15 пар оснований («мини-сателлиты») [1795). Участок хромосомы может нести различное количество таких повторов. Возникновение полиморфизма этого типа облегчается благодаря идентичности последовательностей нуклеотидов в повторах, что приводит к делециям и дупликациям, возникающим в результате неравного кроссинговера (рис, 6.6). Длина рестрикционных фрагментов зависит от числа повторов.
Такие гипервариабельные участки ДНК расположены около гена, кодирую- щего инсулин, и вокруг комплекса НЬ!) в хромосоме 11, встречаются они и в других хромосомах. Поскольку данный тип поли- ю 1эт Рас. 6.5. Трн индивида, два пз которых (А, С) т.омознготны по различным ПДРФ-гаплотппаы, а третий (В) гетерозиготен. Принципы анзлнза и результаты злектрофореза в агарозпоы геле н гибридизации по Саузерпу 8. Попуппционнап генетика 289 Выделение ДИК Ф Разрезание ртютрикнионной зндануклеазой морфизма ДНК выражается в разном числе повторов, гетерозиготность по нему обычна, а гомозиготность встречается редко. Это свойство существенно для исследований с использованием ДНК-маркеров, поскольку почти во всех случаях варианты информативны. На основе мини-сателлита интронной последовательности миоглобина Джеффри создал зонд, узнающий гипервариабельную ДНК [!7951.
В разных хромосомах человека обнаружено много гипервариабельных участков. Уровень гетерозиготности в небольшой популяции, исследованной в это время, был весьма высоким и достигал почти 100%. Анализ инбредной родословной из 54 индивидов, относящихся к 4 поколениям, показал, что гетерозиготные полосы наследуются согласно законам Менделя. Интересно, что с помощью этого 280 6.
Попуаяцнонная генетика тандаыныа повторяюыиаоя поопадоватапьноотн дии "Мини-оатаппиты" А/Б Б/В В/Г А/Д метода каждый индивид из родословной легко отличается от любого другого. Дальнейшее совершенствование этой методики даст возможность различать по «отпечаткам пальцев» (йпйегрбпг) даже родственников. Заметим, что различие по длине рестрикционных фрагментов между родителями и детьми может возникать не только в результате точковых мутаций в сайте узнавания, но и в результате ошибки репликации или кроссинговера. Ожидается, что эти события происходят чаще, чем точковые мутации.
Среди 27 индивидов, у которых проанализировано 240 полос, выявлена такая полоса, которой не было ни у одного из родителей, отсюда скорость мутирования составляет 1(240, что по крайней мере на 4 порядка выше, чем скорость мутирования для точковых мутаций (разд. 2.3.3.9). Использование ДНК-маркеров. Использование ДНК-маркеров значительно расширяет теоретические и практические возможности работ по сцеплению. Через несколько лет в Рнс. 6.6. Вариант ДНК может возникнуть из-за различной длины таиаемных повторяющихся последовательностей. Последовательности А, Б, В и Г различаются иа один повторяющийся сегмент; таким образом, последовательность А имеет 6 повторов, а Г -3 повтора.
Сайты рестрикции отмечены стрелками. Эти сайгы ие изменяются. Однако размер фрагментов ДНК варьирует в зависимости от числа повторов. Наименьшая хромосома Г будет двигаться быстрее: различные размеры ДНК при гибридизации по Саузериу различаются по миграционной подвижности. Гстерозиготы по различным комбинациям показаны схематически (А1Б Б/В и т д ) [60) распоряжении исследователей, вероятно, будет большое количество маркеров ДНК, равномерно распределенных по геному человека, что существенно расширит возможности пренатальной диагностики сцепленных с ними моногенных наследственных заболеваний (разд.
3.4) [9463. Возможно, с помощью ДНК-маркеров удастся точнее определить вклад различных генов в проявление широко распространенных заболеваний (менделевские признаки) путем обнаружения сайтов главных генов, не идентифицируемых по сцеплению. При дифференциации главных генов и полигенов возникают, однако, аналитические трудности (разд. 3.7). Варианты ДНК могут использоваться как маркеры в исследованиях по канцерогенезу [16853 и в анализе причин возникновения новообразований типа ретинобластомы, опухоли Вилмса и др. (разд.
5.1.6). Кроме того, станет возможной пренатальная диагностика наследственных форм этих опухолей. Поскольку новые полиморфные мини-сателлиты скорее всего несут рекомбинационные сигналы 6 Популяционная генетика 291 [17951, с их помощью можно исследовать механизм рекомбинации. Вполне вероятно, что в будущем при помощи маркеров ДНК будут проводить установление материнства и отцовства, г также идентификацию пятен крови и спермы в судебно-медицинской практике. Открытие полиморфизма на уровне ДНК произвело революцию в генетике человека н медицинской генетике.
Думаем, что довольно скоро геном человека будет картирован полностью. Использование этой карты в теоретических и практических целях -увлекательная задача. Полиморгризм митохондриальной ДНК. Митохондрии передаются только по материнской линии всем потомкам; диплоидность, мейоз и рекомбинация в этом случае отсутствуют. Полиморфизм митохондриальной ДНК особенно важен для популяционной генетики, с его помощью изучают взаимодействие между популяциями н историю популяций [17921.
Вероятно, варианты митохондриальной ДНК не подвержены давлению отбора. Следовательно, сравнение наследующихся по материнской линии рестриктных вариантов и РНК в группах популяций позволяет получить достоверную картину их мутационной истории. 6Л.З. Наследственные болезни Доминантные и сцепленные с полом рецегеивпые заболевания. С точки зрения популяционной генетики доминантные и сцепленные с полом рецессивные болезни удобно разделить на две категории. 1. Болезни, при которых способность к размножению нарушена либо потому, что пораженные погибают в раннем возрасте, либо потому, что их дефекты настолько серьезны, что препятствуют вступлению в брак.
2. Болезни, при которых способность к размножению не нарушена, либо потому, что дефекты незначительны, либо потому, что проявляются они только после завершения репродуктивного периода. Частота встречаемости и распространение заболеваний первой группы в основном ю определяются частотой возникновения соответствующих мутаций, т.е. скоростью мутирования: большинство мутаций такого рода исчезает из популяции через одно или несколько поколений. Этот вопрос обсуждался в разд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
