Molekulárny aspekt monogennych ochorení • Nomenklatúra lokusov, alel a mutácií • Typy mutácií, zapríčiňujúcich monogenne ochorenia • Mutácie v kódujúcich sekvenciách - model: Hb varianty • Mutácie v nekódujúcich sekvenciách - model: talasémie • Lokusová a alelová heterogenita monogennych ochorení • Príklady monogennych ochorení Základný zdroj info: OMIM - Online Mendelian Inheritance in Man (V. McKusick), www.nslij-genetics.org/search_omim.html 1 V.A.McKusick: Mendelian nheritance in Man (MIM) 12 knižných vydaní 1966 -1998 2 OMIM: Online Mendelian Inheritance in Man ■H DME^ HFMCK-HRDMATOSTS: h» E - P-WcHKůfr [nŕPf nrt Fh^ow Fér. Ett ttew Fů^wrM roch Hefe ^JflJ*j| ****** tó^to:^™*^.^ ^g^rtf^ťtfttfpo™^ ~n ť>sů life MC6I MIM*23520Q (ta&tvlplkin NůMiěMLlilurě 0»?í Fealure-E. Iňhůrilantů Mapping llqtuffi&flerwrty Biííhůťhafíl FíMurís MolMUlwÚetiefcs GcnútrfiĚ^iienolyrc Cůirelabon-s PMiy]jliCrfi COňOůíS C ^ Ji i r. a I M^n^gtm^-ril AnlrriaP Model AJlelic Valiants ■ virwljsl Ccnülbutörs CjřuDOii Da:^ Ě*tHlilDn/ ■ ClJilísiS/nůpTSla ' C-ene rv .ai_ Lciu-^Link £1 OMIM r**J JVMp ,rr-.i>«: i i-n Unifrrr + hrip' Starch[0^-^ ~3 forf Go| CTear pneviei«flMeK Hlsttuy Cllpooarcí Display |Dqi^iI^ ~3]5hrfW.|ľD jj Sgfid to |f*Ě~ jj Oetailí L^* *2352üü HEMOCHROMATOSIS; H FE HL AH HEMOCHROMATOSIS, HEREDITARY; HH HEMOCHROMATOSIS GENE, INCLUDED; HFE GENE, INCLUDED Gěúě íirt^p Lůtíi* 6ť>2 3.3 TEXT DESCRIPTION Thf feartvres gf hcmPchríMnpEí>Fi5 inctuJc «rrhosis gf The uwerr -dwbeteE*. h^permclanotic pipnftftatt™ of fhc ikau an<ä heart failure- rurnaiy hcpatocdhiJar caffcicoma (HCC; 11455Q). c*«gihcatE|g cm-boas, js rtsp-^siblt fur about coLŕ-ihiitl uf iíaihs iú afffcttd hoiňůiy^ůEti Sme* hrittůchťůmatůsis ľs ä relatively can^ SnesCe-d -Arwdci ŕ"ÄRgiu?Psd. chas is ji fgnn flf prffucníaWf c-wkw. -ý Tiß ĺi rrr ^ i Internet Rast počtu údajov v databáze OMIM: 1966-2007 s ■c *■» c E OMIM 17,370 * Jan 29,2007 MIM12 MIM11 -1 2010 Year V OMIME je všetko! (Ak ak tam niečo nie je, je to inde na webe) Nomenklatúra lokusov a alel • Gény: skratka hlavnej funkcie alebo génového produktu - HBA1 hemoglobín alfa, lokus 1 - COL5A2 kolagen typ 5, alfa 2 Polypeptid • Pseudogény: symbol génu + „P1 - HBAP1 pseudogén globínového génu alfa 1 - ACTBP2 druhý pseudogén aktínového génu beta • „Anonymné" úseky DNA: symboly „D" symboly: 1-22; X; Y - chromozóm N - na viacerých chromozómoch S -jednotková sekv. („single copy") Z - repetítívna sekv. na jednom chromozóme F - repetítívna sekv. na viacerých chrom, („family") - D14S63 - 63. identifikovaný úsek DNA na chromozóme 14 - DXS12 -12. identifikovaný segment chromozómu X - DNF3 - 3. identifikovaná rodina repet. sekvencií na viacerých chromozómoch Základná www stránka: www.gene.ucl.ac.uk/nomenclature 5 Nomenklatúra mutácií Human Gene Mutation Database: www.hgmd.org Nomenklatúra mutácií Hlavné triedy mutácií delécie od 1 bp po megabázy inzercie vrátane duplikácií • jednobázové substitúcie missense transverzie nonsense tranzície splice site posunové (frameshift) v dôsledku delécií, inzercií, chýb splicingu „dynamické" (expanzia rep. sekv.) tandemové repetície, ktoré často expandujú počas meiózy Podľa sekvencie: v kódujúcej sekvencii v nekódujúcej sekvencii Substitúcie aminokyselín (jedno- alebo trojpísmenové symboly) - R117H alebo Arg117His: substitúcia arg za his na AA 117 - G542X: glycín 542 nahradený stop-kodónom Substitúcie nukloeotidov (A z inic. kodónu ATG je vždy +1) - 1162G>A: výmena G na pozícii 1162 za A IVS4+2G>T: zámena G za T v druhej báze intrónu 4 Delécie a inzercie (symboly del resp. ins) - F508del: delécia fenylalanínu 508 - 622-626del: delécia 5 nt začínajúc 622 - 409-41 OinsC: vloženie C medzi ß 409 a 410 b HGMD: Human Gene Mutation Database (Cardiff, UK): www.hgmd.org The Human Gene Mutation Database __________CanJifT__________^H 7 Klasifikácia mutácií z hľadiska efektu na génový produkt 1. Produkt so zníženou až nulovou funkciou (loss-of-fu notion) - najčastejšie ak je produktom génu enzým - častým typom mutácie je delécia génu 2. Produkt s abnormálnou funkciou (gain-of-function) - najčastejšie je produktom neenzymatický protein - časté u nádorov (somat. mutácie), zriedkavé u monogen, chorôb - delécia génu sa neuplatňuje (nevedie k novej funkcii) všeobecne mutácie typu 1 sú najčastejšie recesívne, typu 2 dominantné - u niektorých génov sú známe oba typy (výsledkom je alelová heterogenita) niekedy ťažko rozhodnúť: ak mutácia zmení vlastnosti iónového kanála -zanikla stará alebo vznikla nová funkcia? - haploinsuficiencia - dominantný fenotyp, lebo 50% produktu nestačí (napr. elastín) - dominantne-negatívny efekt: produkt mutácie nielen stratí funkciu ale aj blokuje funkciu normálnej alely (napr. kolagén) Mechanizmy zníženia/eliminácie funkcie gén. produktu - delécia celého génu (a-thalasémie) - delécia časti génu (Duchenneova svalová dystrofia, DMD) - prerušenie štruktúry génu - chrom, translokáciou (DMD u žien) - inverziou (gén F8C u hemofílie A) - inzercia do génu (LINE-1 do génu F8 u hemofílie A) - inhibícia transkripcie (expanzia (CGG)n u FRAXA) -promotorova mutácia (redukuje mRNA: talasémie) - znížená stabilita mRNA (Hb-Constant Spring) - inaktivácia donorového zostrihového miesta (prepis intrónu do mRNA) - inaktivácia akceptorového zostrihového miesta (preskočenie exónu) - aktivácia kryptického zostrihového miesta (strata/získanie kódujúcej sekvencie) - posunová mutácia (frameshift) - vznik stop kodónu (nonsense) - zámena esenciálnej aminokyseliny - zábrana posttranskripčných úprav - zábrana správnej lokalizácie produktu v bunke (delF508 u CF) Mechanizmy pôsobenia produktov s abnormálnou funkciou - zisk nového substrátu (deficiencia cri-antitripsínu) - nadprodukcia (overexpresia) (duplikácia PMP22 u choroby Charcot-Marie-Tooth) - permanentne "zapnutý" receptor - nesprávna funkcia iónového kanála - štrukturálne abnormálne multiméry (COL2A1 - osteogenesis imperfecta) - chimérický protein (BCR-ABL pri chronickej myeloidnej leukémii, farbosleposť) i - agregácia proteinu (expanzia (CAG)n u Huntingtonovej chorey) Distribúcia génov podľa funkcie génového produktu (923 monogénnych ochorení z OMIM) Funkcia___________________ Podiel V% 1. enzýmy 31 2. modulátory funkcie proteínov 14 3. receptory 10 4. transkripčné faktory 9 5. intracelulárna matrix 6 6. extracelulárna matrix 6 7. transmembranove transportéry 5 8. kanály 4 9. bunková signalizácia 4 10. hormóny 3 11. extracelulárne transportéry 2 12. imunoglobulíny 2 13. iné 4 F u n k c i i a gén u 1. 2. 3. 4. Dedičnosť: AR 78 45 48 25 AD 12 45 48 65 X 10 10 4 10 Globínové génové rodiny a a ß 60 50 kb 40 30 20 10 ■ i•■■■■■■■■i•*■■■■■■■i-■■■-■■'■i■■■■■■■■■ i ■■ - j ■■■■■ i ■■ - ■ kb Chromozóm 16 Chromozóm 11 12 Štruktúra globínových génov a-globínový gén |nt">n ^- CCAAT — TATA I nitron 1-31 Í2-99 100-141 |-------------------------------------30 kb- Pnhanrw ' ß-globmovy gen CCAAT i— TATA — Enhancer' 13 Expresia Hb génov v ontogenéze Hb molekula: ft-type chains GOJ- ■-]«■ ft-Chá í fl 8 20} / K-chai» 1 * nun a -type Ľíi^ihs 1 ß-chain 3 & Birth 1 s Pregnancy (WaJ ňg& (Mo.} Typy hemoglobínu embryonálny HbE = £2 £2 fetálny HbF = a2y2 adultný typ A, HbA = a2ß2 adultnýtyp A2 HbA2 = a252 14 Hemoglobinopatie: zmeny štruktúry alebo kvantity Hb reťazcov abnormálne hemoglobíny (zmena štruktúry) • HbS: kosáčiková anémia beta-globínový gén Glu6Val • HbC: Glu6Lys • HbE: Glu26Lys • HbD: Glu121Gln a niekoľko 100 ďalších príčinou je mutácia v kódujúcej sekvencii talasémie (väčšinou zmena intenzity syntézy) • nulová tvorba Hb polypeptidu • znížená tvorba Hb polypeptidu • nevyvážená tvorba polypeptidov /alfa talasémie: _ beta typy: „nula" (a0 alebo ß0) „plus" (a+ alebo ß+) príčinou je najčastejšie mutácia mimo kódujúcej 15 sekvencie Mutácia Glu6Val (E6V) v beta-globínovom géne a kosáčiková anémia r C AC Start of coding sequence GTS G A C DNA sequence 6TQ C A C Amino acid sequence CTG TG A G G A ACT C CT CT C CTC GA3 GAG _i - TTireonlíie acid Glutamic ' acid 5- Norma! DNA C AC sequence c T G GTG GAG TGA GGA C» C CTC C AC CTG ACT CCT CTC GAG t__________j :: Amino acid sequence Valine = HtstldJne = Leucine = Threonine = Proline =1 ■ i VaNne Glutamic Mutant Normálne erytrocyty Všetci pacienti s kosáčikovou anémiou majú rovnakú mutáciu Kosáčikové erytrocyty (KE) Mutácia Glu6Val (E6V) v beta-globínovom géne a kosáčiková anémia: pleiotropia rýchly rozpad KE anemia celková slabosť Glu6Val £ abnormálny Hb £ abnormálne erytrocyty (KE) £ zhlukovanie KE v cievach ukladanie KE v slezine lokálne nedostatky v zásobovaní krvou zhorš. mentálne funkcie poškodenie srdca p. pľúc p. obličiek rozšírenie srdca zlyhanie srdca pneumonia zlyh. obličiek zväčš. slezina "alasémie a malária vo svete Talasémie a malária Erytrocyty pri ß-talasemii fa-~~~'~~ Ví W#M malária talasémie 18 Typy mutácií vedúcich k talasémii 1 Term. (skrátia Hb-reťazec) ... 37 38 39 40 . . . . . .His Lys Tyr His . . . .CACAAGUAUCAC. i CACAAGUAA His Lysí stop pozícia AA normálny beta-reťazec mRNA mRNA s mutáciou. ß0-talasemia Term, (predĺžia reťazec) ..........UAA(stop) C A G C Gin Lys <3lu Ser + ďalšie AA Hb Constant Spring C-S talasémia 19 Typy mutácií vedúcich k talasémii 2 Frameshift . . Ser Ne Thr Lys . . . . AGU AUC AGU AAC . . del . AGU AUC UAA stop . Ser Ne | koniec reťazca normálny beta-reťazec mRNA ß0- talasémia Poruchy zostrihu (mutácie v akcept. a donor, signálnych sekv.) m------■" GT... ...AG beta-globínový gén GTGGTTGGT.. I 1 .GTGATTGGC I 1 ßo ß+ ß0 alebo ß+ talasémie 20 Typy mutácií vedúcich k talasémii 3 Vznik zostrihoveho signálu v intróne alebo v exóne v intróne: GT.... TTGGTTC ..TTAG r ß-globinovy gén i TTAGTTC. nová akceptorova signál, sekvencia vystrihne sa ako intrón zostrih v intróne mRNA (obsahuje časť intrónu) ß+ talasémia 21 Typy mutácií vedúcich k talasémii 4 Mutácie v 5'-signálnych sekvenciách (TATA box, CAAT box...) 5'. . . TATA___^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^_ 3 - _ TATG . . . zníženie intenzity transkripcie i=> (0+talasémi Mutácie v poly-A signále (AATAAA) 5----- ^^^^~^^^^~ AATAAA ... 3' norm, a- gén i G i-----> nevznikne poly (A) znížená stabilita mRNA ^ Ca+ talasemia^ "" 22 Typy mutácií vedúcich k talasémii 5 • Delécie globínových génov (najmä u alfa-globínov) ___________________ ___ ___ o' a-globinova rodina ■ ■ ■ ■-------------^-----------^-------------^-------------------^—^--------------- ... o Známe delécie (výber): aa -a3,7 -a4,2 -a5,2 -SEA -MED Stupeň závažnosti závisí od toho, koľko alfa- génov delécia vyradí a či je jedinec heterozygot 23 alebo homozygot Typy mutácií vedúcich k talasémii 6 • Mutácie v promotorovej oblasti: beta-globínový gén -116 -90 -75„CAAT" -30 „TATA" l.exón 5'... CCTCACCCT . . CACACCCTA . . TTGGCCAATCT . ..GTATAAAAGT...I mutácie: T TG GGAG Dôsledok: rôzny stupeň redukcie množstva génového produktu —»rôzne ß+ talasémie • Mutácie vo vzdialených sekvenciach („enhanceroch"): -16 kb ... [ delécia ]......//..........—■—■—■ ■ ■— ß-globinova rodina bez mutácie Dôsledok: žiadna expresia génov! - chýba DCR - „dominant control region" —► ß0talasemia 24 Hemoglobinopatie: záver • Veľká lokusová heterogenita • Obrovská alelová heterogenita - často pri rovnakom fenotypovom (klinickom) prejave • Väčšina mutácií s fenotypovým (klinickým) prejavom je priamo v géne alebo v jeho tesnej blízkosti (regulačné sekvencie): dôsledok pre génovú terapiu a transgenézu • Model pre iné monogénne ochorenia 25 Fenylketonúria - PKU Všeobecná charakteristika PKUje zapríčinená deficienciou enzýmu fenylalanín - 4- monooxygenázy (PAH), esenciálneho pre premenu fenylalanínu na tyrozín • klinický prejav: - mentálna retardácia - mikrocefalia - poruchy správania ale: úspešná liečba! (eliminačná diéta) preto novorodenecký skríning PKU • dedičnosť AR • incidencia - veľké rozdiely v rámci Európy: - priemer 1:10 000 - severná Európa 1 : 30 - 100 000 - Turecko 1 : 2 600 - slovenskí Rómovia 1 : 1 000 26 Molekulárna genetika PKU • 1982 - klonovanie PAH cDNA potkana • 1985 - klonovaný a sekvenovaný ľudský PAH gén (Kvok 1985) imunoprecipitacia na polyzómoch pomocou protilátky proti PAH Gén PAH lokalizácia: 12q22-q24.1 dĺžka: 90 kb počet exónov: 13 (57 - 892 bp) mRNA: 2,4 kb expresia mRNA: len v pečeni Polypeptid: fenylalanin - 4 - monooxygenáza (fenylalanínhydroxyláza, PAH) - dĺžka monomeru: 452 AA (50 - 52 kDa) - funkcia: premena fenylalanínu na tyrozín: PAH CH 2 I CH + /\ _ NH3 COO OH L-phenylalanine CH 2 I CH + /\ _ NH3 COO L-tyrosine Mutácie v géne P AH • počet známych mutácií (2004): > 460 - 63 % meniace zmysel - 13%delécie - 11% zostrihové mutácie - 5 % stop mutácie - 1 % inzercie • väčšina mutácií asociovaná s určitým polymorfným DNA haplotypom • haplotypová analýza: v Európe aspoň 4 founder populácie: • IVS12nt1 (3) - škandinávsky pôvod • R408W - haplotyp 1.8 - keltský pôvod (Írsko) - haplotyp 2 - balticko-slovanský pôvod • IVS10nt546 (6) - mediteránny pôvod 28 Tay-Sachsova choroba (GM2-gangliozidóza) • dedičnosť: AR, letálne ochorenie (3-5 r.) • početnosť: Aškenazim 1 : 3500 (prenášači 1 : 30), inde zriedkavo • chýba enzým : beta-hexózoaminidáza- a —► gén HEXA - Tay-Sachs -- ß -► gén HEXB (Sandhof.ch.) Gén HEXA získaný imunoprecipitáciou na polyzómoch —► cDNA —► sonda pre gDNA knižnice a in situ hybridizáciu (15q23-24) Gén: 35 kb, 14 E, cDNA: 1944 bp -► 529 AA 26.2 26.3 skríning prenášačov analýzou DNA: ■* G—>A bežná u všetkých pac. -> 4 bp ins - 76% u Aškenazim -► G^C- 17% u Aškenazim Tay-Sacihs virtuaJly erased among Jews this Sä üthfip page ana sta?ies dve časté mutácie v jednej populácii: selekcia? TbC?? Hemofília A • dedičnosť: XR, donedávna ťažké formy letálne, dnes liečiteľná • početnosť: cca 1 : 7000 chlapcov • deficit faktora 8 z kaskády reakcií premeny fibrinogénu na fibrín (zráz. krvi) • gén F8 na Xq28, klonovaný v r. 1984 funkčným klonovaním: 186 kb, 26 E od 69 bp po 3106 bp; cDNA: 9 kb, najdlhší intrón 32 kb, obsahuje 2 gény a CpG Mutácie: tretina prípadov nové mutácie 22.3 22.1 21.2 11.4 11.23 11.21 11.1 12 21.1 21.3 22.2 23 ■> Ex 14-3,1 kb obrovské spektrum, časté splicingové m v intrónoch, známe aj inzercie L1 sekvencie do exónu Najčastejšia mutácia (45%): inverzia časti F8 génu —> rekombinácia medzi F8A v intróne 22 a hF8A 500 kb pred F8 I 22 - 32 kb; 2 ďalšie gény (F8A a F8B) 30 ■> Ex26-2kb Funkčné klonovanie génu pre faktor F8 (Gitschieretal. 1984) purifikácia F8 z krvi terapeutický F8 DNA-diagnostika sekvenovanie proteinu (15 AA) degenerované oligo-sondy (45 bp) expresia v bunkách mutácie cDNA kontig (9kb) gen (186 kb, 26 E) skríning cDNA knižníc cDNA klony I__/ skríning g-knižnice 31 Inverzia v géne F8: najčastejšia príčina hemofílie A qter H hF8A <~ gén F 8 1 -22 23-26 *500kb ► F8A F8B F8A intróny 1 - 22 hF8A cen v intróne 22 sú gény F8A a F8B; 500kb pred génom homology F8A (UF8A) -► <- orientácia génov vnútrochromatídová rekombinácia medzi F8Aa UF8A qter 22-1 23-26 inverzia cen inverzia časti F8 génu približne 45% všetkých mutácií F8 génu pri hemofílii A predstavuje táto inverzia 32 Hemofília A u potomkov kráľovnej Viktórie o Neumal Fefriťio © Cárn-if Fem á e Victoria Echo«! a vkrons NwmdMde D HemcchiiÄ Male OtČ]ÍŤ5 Ů Ů i DrO Oré 1 | AJíc» | Loiia IV____________ í 10 IChO Mary Al« Nicholas II □ ■■ © © Í> © ■ Olga Mari* Pfens írOO L«opd4 8«ďii:-7 Hrtana * J__ 7 I* ©ja 1Í5ÍIM t OuODJJ ĽhOĽ all áiwasfieiůd JtO \)t ®3>U i, anatetriil 12 11 13 1* 14 15 Ffflilip □ ,kfianCarí(E Alexandra 10 Charles 11 Dans 12 Andrew 13 Edward 14 Ann« 15 Safari ie 53 William Hany Cystická fibróza Dedičnosť: AR, početnosť cca 1 : 2000 (prenášači 1 : 25) ..H** Väčšinou závažné, geneticky letálne ochorenie Gén CFTR pozične klonovaný r. 1989 ...ttu:::. ::tl!**.r.....................................!► CFTR gén a protein Mucus obstructs tlie ducts of he pancreas, preventing digestive enzymes from caching the intestines. Cůpynglie © 2M1 WefiHD C 7p22.3 -7p1U l —7q11_22 -\CFTR 7q31.2 - 7q38.3 gDNA: 250 kb, 27 E cDNA:6129bp protein: 1480AA CFTR: Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator prenos chloridových iónov známych >1200 mutácií 2 choroby: CF a CBAVD 20-90 %: F508del (AF508) Selekcia v prospech heterozygotov? Cholera? Týfus? CfUt J" KíUi.im* | ! V I I I litlrun Prolíln 1 Primary ÉbriKlune? CFTR Potlilof^ng in Cell '■. / CyttvAHm TridllHTK'Illl T JľK' 1 SejpnenU 4mí kijiiíl"-flJndliiKFotíls H.["V:htt-jíii Vek mutácie F508del a haplotypová analýza Mutácie v CFTR géne pri cystickej fibróze Princíp odhadu veku mutácie pomocou rozsahu kosegregujúceho DNA haplotypu I r11 U/7 l—Hl i—Cl l—Fl [E — Dl — a — 81 -Al mutácia n n -Hl U-f í -0 El Dl a Bi Al 10 generácií 12 13 H2 Gl Fl 1-0 £7 ■Dl C4 B2 AS -14 -12 — H3 \—G2 100 generaci Y—D2 \—C5 \—B3 -A2 A, B, C, ... atď -jednotlivé polymorfné DNA markery v okolí mutácie 36 DMD a BMD: gén pre dystrofín a jeho alternatívny splicing a expresia v rozličných typoch buniek 79 exónov; mimoriadne dlhé intróny extrémna dĺžka génu (2400 kb) najmenej 8 promótorov; bunkovo-špecifická expresia (alternatívny splicing) L C Ml PI CNS 0 500 1000 1500 2000 promotory 2500 L1 C1 M1 P1I 2 5 10 15 20 R130 40 CNS1I45 50 55S1I60 G1 70 79 intróny i i i i i i ii i i J I I I J________I 1 1 Dp427 1 Dp260 1 Dp140 I Dp116 I Dp71 L - lymfocyty, C - cortex, M - sval, P - Purkyněho bunky; R - retina; CNS-CNS Mw dystrofínových (Dp) izoforiem od 427 kD až po 71 kD 37 Duchenneova a Beckerova svalová dystrofia: typy delécií v géne pre dystrofín (Xp21.3) [^M^EhEh^M^^ DMD: XR dedičná letálna (D 0) 00 OJ OJ -C u Q 2h 'C 0 Ot OF 1 I ! oh 85 3£ 2F 1! Exon-intron boundaries 0 = between codons 1 = after 1st nucleotide of coding triplet 2 = after 2nd nucleotide of coding triplet ! ! ■ H h ř 4 d *0 d d N onframeshift deletion ■ Frameshift deletion i forma sval. dystrofie, 1:3500 chlapcov BMD: tiežXR, miernejšia, zriedkavá gén: 2400(!) kb, 79 E mutácie: časté de novo delécie rôznych dĺžok DMD: frameshift, BMD: in frame mimoriadne vysoká frekvencia mutácií: je príčinou extrémna dĺžka génu? 38 Patogénny potenciál repetitívnych sekvencií - genóm cicavcov obsahuje veľký podiel repetitívnych sekvencií - tandemové opakovania krátkych úsekov sa vyskytujú aj v génoch - tie oblasti sú náchylné na "posunuté párovanie" (slipped strand mispairing) - VNTR/STR v nekódujúcich oblastiach - delécie/adície v kódujúcich oblastiach - expanzie (ak presahujú určitú hranicu) - zatiaľ popísané len v ľudskom genóme - základnou sekvenciou je trinukleotid - stabilné a bez patologického efektu v určitom rozmedzí - nestabilné s patogénnym efektom po prekročení urč.hranice (mechanizmus expanzie neznámy) anticipácia - závažnosť ochorenia sa stupňuje (alebo vek nástupu klesá) v generáciách nasledujúcich za sebou (myotonická dystrofia) 39 Syndróm fragilného X: gén FMR1 - expanzia (CGG)n FMR1 gén na lokuse FRAXA na Xg27.3 norma: 6-54 repetícií tripletu CCG v 5-UTR premutácia: 50 - 200 repetícií, nestabilná plná mutácia: 200 -1700 repetícií; somatická variabilita 40 5' unlr*isldfcd TLMHntláted Hernn FMfta fiWfib Rffijon i J- * 1 f Á 41 L L H 4 4-k 4 t L L ^™ J------------^ -u. f s i KIIoIms« J f y OT<5 fteperti PruirinkT : Starí Oxton 1 Inlnxil 1 1 Cytoalw (O ■ CtiMiiw (Q Melliyl (iruup m » 1 -. ^^m iíT^: Nůmul Translated Code li-wcin lji í 1 ■_ r--'^ PreoiĽlJlion I / ■--------- 7 1 füll MinalJnn - ftümuter Mälhylrfiuii t>5*ílk**íeí Priónové choroby: kuru, CJD, GSS, FFI Skupina neurodegeneratívnych ochorení (tzv. transmisibilné spongiformné encefalopatie, TSE), vyvolaných „infekčnými" proteínmi - priónmi • kuru: kmeň Foré na Papua-Nová Guinea (50.- 60. roky, kanibalizmus) • Creutzfeldt - Jakobova choroba (CJD): všade, cca 1:106/rok • Gerstmann - Straussler- Scheinkerova choroba (GSS) - zriedkavá • fatálna familiárna insomnia (FFI) - zriedkavá u zvierat: scrapie - ovce, známa od 17. storočia BSE - kravy, epidémia v UK, 90. roky, 130 000 zvierat Formy CJD: - dedičná (AD s neúplnou penetranciou) - 10-15%, nižší vek - sporadická: 1 : 106/rok - 85-90%, vek obyčajne nad 60 r. - infekčná: veľmi zriedkavá, hlavne iatrogénny prenos, ale možno aj zo zvierat (mäsom) 41 Dedičná forma CJD: mutácia v géne PRNP 5' i - ^ 20 3' AA: 102 107 -t—h PRNP ORF 254 kodónov PRNP gén bol získaný skríningom cDNA knižníc z CNS degener. oligosondami na základe sekvencie proteinu z ovce Génový produkt: PrPC protein, exprimovaný na povrchu neurónov a lymfocytov; evolučné konzervovaný Mutácia PRNP génu ho zmení na PrPSc protein (prion): ten je infekčný! - mení „na svoj obraz" ostatné PrPC proteiny 129 178 198 200 -i---i—*- repetície j mutácie u fam.CJD ins repetícií PrPC PrPSc CJD, GSS, FFLjedeng Rozličné mutácie v PRNP géne zapríčiňujú buďfam. CJD (najčastejšie, najviac známych mutácií), alebo GSS, príp. FFI: jeden gén - viac ochorení sporadická forma CJD: somatická mutácia v PRNP géne -► vznikne PrPSc protein, ktorý modifikuje postupne ostatné PrPC proteiny v neurónoch na PrPSc -► dlhá latencia, vysoký vek nástupu „infekcia" zo zvierat (ovce so scrapie, hoväzdí dobytok s BSE): vCJD (variantný CJD) -150 prípadov v GB, mladší vek, zatiaľ nejasná etiológia ín - tri ochorenia Zaujímavosť: myši s knockout PRNP génom sú zdravé 43 a neochorejú na TSE