34.Choroby vyvolané expanzemi krátkých repeticí - příklady, genetiky, molekulární biologie

34. Choroby vyvolané expanzemi krátkých repeticí – příklady, genetika a molekulární biologie

• asi 53 % naší DNA tvoří repetice – náhodně se opakující triplety

• repetitivní oblasti v DNA:

  • minisatelity

  • mikrosatelity (= SSR, VNR, STR) – pokud jsou uvnitř nebo v blízkosti genů, může jejich změněná délka ovlivnit expresi daného genu

    • délka – 1 – 6 nukleotidových repetic, které se x-krát opakují

  • rozptýlená repetitivní DNA:

    • SINEs – zejména ALU sekvence – sekvence obsahuje restrikční místo pro endonukleázy Alu, Alu elementy sdílí konsensus 282 bp, patrně odvozené z RNA podjednotky SRP, v genomu cca 1 000 000 kopií (10,7 % genomu)

    • LINEs

    • transpozony – semiparazitická sekvence DNA (také segment DNA), která je schopna měnit svou pozici a kopírovat se v genomu

    • retrotranspozony

    • a další

• kombinace mikrosatelitů v DNA je pro každého unikátní – identifikace osob

• u těchto repetic může při mitóze/meioze dojít k amplifikaci = expanz = zmnožení repetic

• velikost a opakování oblastí se liší mezi jedinci a tím pádem je v populaci polymorfní

• u některých repetic může dojít k překročení určitého počtu opakování, což se fenotypově projeví neurologickou chorobou

• délku a tedy počet repetic lze určovat pomocí PCR

• dnes známo asi 15 nemocí způsobených expanzí trinukleotidových repetic

• mezi nejznámější patří: syndrom fragilního chromozomu X I. a II. typu, spinální a bulbární svalové atrofie, myotonická dystrofie, Huntingtonova chorea, Friedrichova ataxie, spinocereberální ataxie a další

• molekulární diagnostika je k dispozici pro potvrzení, prediktivní testování, prenatální testování, testování před početím a preimplantační diagnostiku – tato oblast je spojena s řadou etických otázek

• tyto nemoci mají především neurologické a kognitivní symptomy

• většina z nich jsou AD, GD – syndrom fragilního chromozomu X, AR – Friedrichova ataxie

• u většiny je nástup choroby až v pozdějším věku, výjimka: syndrom frag. chrom. X

• příčiny expanze: mitotická a meiotická nestabilita

• 2 teorie proč mají tyto repetice vliv právě na NS:

  • repetice se nacházejí v sousedství genů pro NS

  • neurony se jako jedny z mála buněk nedělí – kumuluje se v nich nefunkční protein vzniklý v těchto nadpočetně zmnožených úseků a přetěžuje nervové buňky

• genetická anticipace – množství repetic (velikost sekvence) ovlivňuje fenotyp onemocnění

  • v průběhu generací se může zvyšovat počet repetic, a tím zhoršovat fenotyp

• podstata expanzí – na počátku replikační vidličky je helikáza, která rozplétá DNA

  • DNA polymeráza jde po vedoucím = templátovém vláknu a tvoří komplementární řetězec

  • v místě, kde je velké počet repetic jednoho tripletu např. CGG, se zasekne a nakopíruje daný triplet vícekrát – tyto přebytečné triplety, kopie vytvoří smyčku

  • při další replikaci už je tato smyčka normální části DNA a je přenášena dál