Генетичний код

хромосоми, транслокацію та ін. Прогноз для життя сприятливий. Потомства хворі не мають, хоча опубліковані поодинокі спостереження за жінками з каріологічно підтвердженим синдромом Шерешевського - Тернера, які народили здорових дітей.

4.7 Трисомія X (синдром "супержінки")

Хворі з трисомією X народжуються, як правило, у літніх батьків. Серед немовлят-дівчаток дана аномалія зустрічається з частотою 1:1000 - 1:1200. Жінок, які мають каріотип 47ХХХ, значно більше серед пацієнток психіатричних лікарень. Фенотипні прояви трисомії X різноманітні. Найбільш часто зустрічаються статура за чоловічим типом, зміна форми і розташування вушних раковин.

Досить часті різні аномалії внутрішніх органів, порушення діяльності залоз внутрішньої секреції. Інтелектуальне зниження від граничної розумової відсталості до різного ступеня олігофренії відзначається у 2/3 хворих.

Половина дітей з розумовою відсталістю мають виражені мовні порушення.

Серед жінок з полісомією X збільшена частота психічних захворювань. Лише в деяких жінок із трисомією X відзначається порушення репродуктивної функції . Дослідження каріотипу виявляє збільшене в порівнянні з нормою число Х-хромосом. Зустрічаються численні мозаїчні форми аномалій 47ХХХ; 48ХХХХ; 47ХХХ/46ХХ; 47ХХХ/48ХХХХ та ін.

4.8 Полісомія за Y-хромосомою

Частота аномалії в новонароджених хлопчиків складає 1:840 і зростає до 10 % у популяції високорослих чоловіків (вище 200 см). Більшість авторів відзначають прискорення росту в дитячому віці. Довжина тіла дорослих чоловіків також збільшена і складає в середньому 186 см. Пацієнти часто мають євнухоподібну статуру: високу талію, довгі ноги, відносно широкий таз, відкладання жиру за

жіночим типом. Часто виявляють високе піднебіння, неправильний ріст великих зубів з дефектами зубної емалі, великі вушні раковини з прирослою мочкою.

5. Хвороби обміну білків

Мутації, які викликають зміну структурних, транспортних і ембріональних білків, призводять до спадкових хвороб. Хвороби обміну білків можуть виникати внаслідок порушення їх синтезу на рівні претранскрипційному, транскрипційному і трансляційному. Більш ніж для 50 % білків зміни генетичної природи призводять до загибелі клітин. Нестача фібриногену (рецесивна ознака) призводить до порушення згортання крові; аномальний фібриноген (домінантна ознака) причина незгортання крові; поява аномального кріоглобуліну зумовлює нестерпність холоду з розвитком артралгій, пропасниці і кропивниці.

6. Порушення метаболізму амінокислот

Алькаптонурія

Це захворювання належить до патології обміну тирозину і зумовлене нестачею ферменту гомогентизинази з нагромадженням в організмі та екскрецією з сечею гомогентизинової кислоти. Передається за аутосомноорецесивном типом. Ознаки нестачі ферменту гомогентизинази можуть спостерігатися незабаром після народження. Сеча дитини зафарбовує пелюшки в чорний колір (внаслідок окиснення на повітрі гомогентизинової кислоти). Повільне накопичення чорного пігменту

призводить до поступового чорного забарвлення щік, носа, склер, вух. З ростом дитини розвиваються дефекти сполучної тканини, артрити.

Гістпидинемія

При цьому відзначається дефіцит у печінці і шкірі ферменту гістидази, який у нормі перетворює гістидин на уроканінову кислоту. Внаслідок цього гістидин трансамінується в імідазол-піровиноградну кислоту, що разом зі збільшеною кількістю гістидину виявляється в сечі. Продукти аномального метаболізму гістидину завдають токсичного впливу на організм, у першу чергу, на нервову систему. Найтиповіше у клінічній картині - дефект мови. З описаних хворих 2/3 були розумово відсталими. Коефіцієнт інтелектуальності хворих коливається від 50 % до норми.

При нормальному інтелекті відсутні будь-які ознаки захворювання, крім підвищення концентрації гістидину в крові.Успадкування аутосомно-рецесивне. Його частота дорівнює 1:20000.

Еомоцистинурія

В основі захворювання є відсутність чи зниження активності ферменту цистатіонінсинтетази, він потребує в якості кофактора вітамін В12, а в якості субстрату - фолієву кислоту. Гомоцистеїн є проміжним продуктом розпаду метіоніну й у нормі не міститься у плазмі і сечі, але дефекти на трьох різних етапах ферментації можуть призвести до гомоцистинемії і гомоцистинурії. Захворювання є аутосомно-рецесивним, частина складає 1:200000 населення. Найбільш характерні клінічні прояви такі: розумова відсталість, ектопія кришталиків, кісткові деформації, тромбоемболії і серцево-судинна патологія. Аномалії скелета у таких дітей виявляються особливо часто. Часто прогресує розумова відсталість, однак у деяких хворих інтелект не порушений.

Хвороба кленового сиропу

Декарбоксилювання лейцину, ізолейцину і валіну здійснюється ферментною системою, яка використовує в якості коферменту тіамінпірофосфат. За його відсутності розвивається хвороба "кленового сиропу". Виявляють гіпертонус, неврологічні симптоми, подібні з такими при сепсисі чи менінгіті. Виражений метаболічний ацидоз. У нелікованих хворих смерть настає в перші тижні чи місяці життя.

Фенілкетонурія (ФКУ)

ФКУ належить до спадкових порушень обміну, які широко відомі і досить детально вивчені. Фенілаланін (ФА) належить до незамінних амінокислот. В нормі розпадається за тирозиновим шляхом. Дефіцит ферменту фенілаланінгідроксилази чи його кофактора тетрагідротіоптерину призводить до нагромадження фенілаланіну в рідких середовищах організму. Класична фенілкетонурія зумовлена повною чи майже повною відсутністю фенілаланінгідроксилази. Надлишок фенілаланіну трансамінується до фенілпіровиноградної кислоти або до фенілетиламіну. Ці та інші метаболіти разом з надлишком фенілаланіну порушують процеси метаболізму і викликають

ушкодження клітин головного мозку. Ранній симптом захворювання блювота, іноді настільки сильна, що її помилково розцінюють як прояв пілоростенозу. Можливі підвищена дратівливість, екзема і судоми. Часто в нелікованих дітей визначають мікроцефалію, виступаючу верхню щелепу з широко розставленими зубами, гіпоплазією емалі, відставання в рості. У нелікованих випадках розвивається олігофренія різного ступеня, включно до ідіотії. ФКУ успадковується аутосомно-рецесивно. Частота захворювання в Європі складає 1:15000, а частота гетерозиготних носіїв 1:50.

Цистинурія

Цистинурія захворювання, позв'язане з порушенням обміну цистину, успадковується за аутосомно-рецесивним типом. У таких хворих відсутня транспортна система, що виводить цистин з лізосом. Цистин, накопичуючись у нирках, сприяє розвитку симптомокомплексу, який включає поліурію, лихоманку, гіпотрофію і втрату апетиту. Інтелектуально діти розвиваються нормально, але відстають у фізичному розвитку.

7. Порушення обміну вуглеводів

Галактоземія

Це уроджене порушення галактозного обміну і передається аутосомно-рецесивним шляхом. Частота захворювання від 1:16000 до 1:17500 населення. Патогенез хвороби зумовлений блоком у процесі розпаду галактози до глюкози, що здійснюється під дією галактокінази і галактозо -1 - фосфатуридилтрансферази. Прийнято вважати, що патологічні ушкодження викликані нагромадженням у клітинах галактозо-1-фосфату і порушенням клітинного метаболізму. У тяжких випадках захворювання різко прогресує і призводить до коми і смерті. У більшості випадків перебіг захворювання більш тривалий: дитина недодає в масі і зрості, збільшуються печінка і селезінка, з'являється асцит. Іноді приєднуються симптоми геморагічного діатезу. Характерне значне відставання у психомоторному розвитку.

Глікогенози

Глікогенози - це захворювання, зумовлені метаболічними порушеннями, які призводять до надмірної концентрації глікогену або зміни його структури. Глікоген являє собою вуглеводні депо, які є готовими джерелами для негайного забезпечення енергією. У печінці він розщеплюється, забезпечує безперебійне постачання глюкозою мозку й еритроцитів. Для даної групи захворювань властиве нагромадження глікогену в органах і тканинах. Глікогенози відносять до спадкових захворювань, викликаних порушенням активності ферментів, які беруть участь в обміні глікогену і впливають на утворення різних метаболітів. Поширеність його складає 1:40000.

Фруктоземія

Фруктоземія - це спадковк захворювання, що передається за аутосомно-рецесивним типом, воно пов'язане з різко зниженою активністю ферменту фруктозо-1-фосфатальдолази. Поширеність його 1:20000 населення. При недостатній активності цього ферменту асиміляція фруктози затримується до фруктозо-1-фосфату, що накопичується у тканинах і завдає токсичного впливу на клітини.Організм дитини не сприймає фрукти, у неї з'являється блювота, характерний розвиток гіпотрофії, гепатоспленомегалії, асциту. молекулярний ген спадковість нанотехнологія

8. Спадкові хвороби обміну ліпідів

Це група генетичних захворювань, суть яких полягає в нагромадженні ліпідів в одному чи декількох органах.

Хвороба Німанна - Піка

Захворювання зумовлене спадковим порушенням обміну ліпідів (сфінгофосфоліпідів). Відбувається нагромадження сфінгомієліну в печінці, головному мозку, селезінці, наднирниках, нирках, лімфатичних вузлах, шкірі і мононуклеарних клітинах крові. Захворювання з аутосомно-рецесивним типом успадкування. Частота ураження хлопчиків і дівчаток однакова. Початковими симптомами є відмова дитини від їжі і періодична блювота. Потім настає різке зниження маси з розвитком гіпотрофії, відзначається затримка психофізичного розвитку. Відзначається ураження нервової системи. Захворювання швидко призводить до виснаження і летального результату.

Хвороба Тея - Сакса

Хвороба Тея - Сакса (амавротична ідіотія) належить до групи внутрішньоклітинних ліпідозів. Це захворювання з аутосомноорецесивним типом успадкування. Відзначається збільшення в мозку гліколіпіду гангліозиду, а також підвищення рівня гангліозидів у печінці, селезінці, що свідчить про генералізоване порушення обміну гангліозидів. У хворих рано виявляється зниження зору. Зникають орієнтувальні і захисні реакції. Порушення призводять до повної нерухомості. Можливе встановлення гетерозиготного носія мутантного гена у батьків хворих.

9. Спадкові хвороби нуклеїнових кислот

До їх складу входить декілька добре вивчених хвороб. Особливості цих дефектів можна спостерігати на прикладі синдрому Леша-Наяна. Синдром зустрічається рідко (1:300000 новонароджених) і успадковується за Х-зчепленим рецесивним типом. Первинний дефект: це нестача ферменту гіпоксантин-фосфорибозилтрансферази (ГФРТ), необхідного для синтезу ДНК. Він каталізує перетворення вільних пуринових основ гуаніну і гіпоксантину до нуклеотидів. При нестачі цього ферменту кінцевим продуктом розпаду основ є сечова кислота. Високий вміст її солей призводить до формування уратів і розвитку нирковокам'яної хвороби. Фермент ГФРТ знаходиться в усіх соматичних

клітинах. Тому можлива точна діагностика шляхом визначення його активності в клітинах. На практиці для цього використовують культивовані фібробласти шкіри, а при пренатальній діагностиці амнїстичні клітини.

10. Спадкові хвороби обміну мінеральних речовин

Хвороба Вільсона - Коновалова

Спадкове захворювання, що характеризується поєднанням цирозу печінки з дистрофічним процесом у головному мозку. Успадковується за аутосомно-ркцесивним типом.

11. Хвороби обміну вітамінів

Кальциферол - стероїдний вітамін (вітамін D) регулює вміст зв'язуваного з кальцієм білка у клітинах кишкового епітелію. Вітамін В6 служить коферментом майже для 50 різних ферментів. Захворювання, що виникають при порушенні обміну вітамінів: вітамін D-резистентний гіпофосфатемічний рахіт (прояви рахіт, низький зріст, зубні абсцеси) ; мегалобластична анемія, залежна від фолієвої кислоти (прояви -анемія, атаксія, недоумство, судоми).

12. Хвороби обміну гормонів

Стероїдні гормони кори наднирників (гідрокортизон, кортикостерон, альдостерон) індукують утворення глутамінсинтетази в сітківці ока, підвищують вміст РНК, антигемофільного глобуліну А.

Кортизон підвищує у ссавців синтез РНК і утворення різних ферментів (тирозинтрансамінази, піруваткарбоксилази та ін.) Тестостерон посилює синтез РНК спеціальних генів у клітинах передміхурової залози. Естрогени індукують утворення гексокінази і фосфофруктокінази в матці.

Спадкові хвороби, що виникають при порушенні обміну гормонів: домінантний нецукровий діабет, зумовлений відсутністю антидіуретичного гормону; сімейний зоб, тиреоїдини зоб Хашамото, первинна мікседема, тиреотоксикоз захворювання, зумовлені порушенням функції щитоподібної залози; адреногенітальний синдром (гіперпродукція андрогенів, відсутність гідрокортизону), хвороба Аддисона (нестача гормонів наднирників); синдром тестикулярної фемінізації (знижена чутливість периферичних тканин до андрогенів); цукровий діабет та ін.

13. Можливості виправлення генетичних помилок за допомогою нанотехнологій

Генетичні хвороби пов'язані з тим, що в результаті часом єдиною помилки в матричній молекулі нуклеїнової кислоти синтезуються неправильні молекули білка. Наука знайшла можливість внесення "коректорської правки" в такі помилкові матриці.

Молекула ДНК була відібрана еволюцією для зберігання генетичного коду як найнадійніша і захищена від пошкоджень. Проте гени в ній захищені не на сто відсотків: мутації - заміни, вирізання та вставки нуклеотидних букв, з яких складний генетичний код, - постійно змінюють послідовність ДНК, і далеко не завжди це приносить користь. Дуже багато генетичних захворювань пов'язано як раз з різними поганими мутаціями, які служать причиною синтезу дефектних білків. А тому вчені давно ламають голову над тим, як навчитися виправляти такі генетичні дефекти - адже це миттєво позбавило б "статусу" невиліковних цілий список небезпечних захворювань.

Дослідники з Університету Рочестера (США) повідомляють в журналі Nature, що їм вдалося знайти спосіб виправлення негідних мутацій. Вчені використовували своєрідний підхід, вирішивши проблему не на рівні вихідного гена в ДНК, а на рівні молекули передавача - інформаційної РНК. Як відомо, молекули білків збираються не на самому гені: спочатку на ділянці ДНК синтезується копія у вигляді матричної (інформаційної) РНК, а вже на цій мРНК синтезуються - відповідно до генетичного коду і за допомогою білок-синтезуючих машин - поліпептидні ланцюги.

Три нуклеотиди (кодони) в РНК кодують одну амінокислоту, яка вбудовується в зростаючу молекулу білка. Але в генетичному коді є особливі трійки нуклеотидів, які не відповідають ніякої амінокислоті, а позначають початок і кінець синтезу. Їх називають старт- і стоп-кодонами. Якщо через мутації де-небудь в середині гена виникне стоп-кодон, це призведе до передчасної зупинцки синтезу і появи укороченого білка.

Функціонувати такий білок буде погано (якщо взагалі буде). При цьому варто пам'ятати, що близько третини генетичних недуг мають причиною саме таку мутацію, що приводить до передчасної зупинцки синтезу білка.

Вченим вдалося створити систему, що дозволяє перетворювати стоп-кодон назад в кодуючий прямо в молекулі транспортної РНК. В якості модельного об'єкта були використані дріжджі, а основним інструментом послужила молекула РНК іншого типу - так звана провідна РНК (guide RNA). Ці РНК беруть участь у природному процесі редагування матричних РНК, який відбувається у трипаносом: одним кінцем вони зв'язуються з мРНК, а другий служить для цілеспрямованої заміни однієї генетичної букви на іншу. Дослідники змогли так модифікувати провідні РНК, щоб вони розпізнавали потрібний їм фрагмент в матричної РНК, що підлягає редагуванню.

Вчені особливо підкреслюють, що їх метод дозволяє виправляти помилки з високою специфічністю: РНК замінюють нуклеотидну букву тільки в строго певному місці матриці.

Список літератури

1. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Д. Ж. и др. Молекулярная биология клетки В 3-х т. Пер. с англ. М.: Мир, 1994.

2. Бердишев Г. Д, Криворучко І. Ф, Медична генетика. К.: Вища шк., 1993. - 336 с.

3. Ярыгин В. Н, Васильева В. И., Волков И. Н., Синельщикова В. В. Биология: В 2 кн. Кн.. 1: Учебн. для мед. спец, вузов. / Под ред. В. Н. Ярнгина. 4-е изд., испр. и доп. - М.: Внсш. шк., 2001. 432 с.

4. Запорожан В. М., Сердюк А. М., Бажора Ю. І. Спадкові захворювання і природжені вади розвитку в перинатологічній практиці. К.: Здоров'я, 1997..360 с.

5. Лазарев К. Л., Демиденко Л. А. Медико-биологический словарь-справочник. 2003. 430 с.

6. Сингер М., Берг П. Гени и геноми / В 2-х т. Пер. с англ. - М.: Мир, 1998.

7. http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/naiden-sposob-ispravleniya-geneticheskikh-oshibok

Размещено на Allbest.ru