|
аллеля ARSA-гена. Этот полиморфный аллель встречается в по-
пуляциях с достаточно высокой частотой, так что гомозиготы
по нему состаляют 1 - 2% всего населения. Оказалось, что
псевдодефицитный аллель представляет из себя сочетание двух
мутаций в цис-положении. Одна из них - 3'-концевая ругуля-
торная мутация в первом сайте после стоп кодона, изменяет
сигнал полиаденилирования. Другая - миссенс мутация в 6-м
экзоне, приводит к потере сайта N-гликозилирования. Попутно
отметим, что для гена ARSA (также как и для IDUA-гена) обна-
ружен альтернативный сплайсинг, в результате которого в фиб-
робластах и печени образуются 2 различных типа мРНК, разме-
ром 2.1 кб и 3.9 кб, соответственно. У гомозигот по псевдо-
дефицитному аллелю в фибробластах отсутствует 2.1 кб мРНК,
при этом клинических проявлений заболеваний не наблюдается.
Однако, при наличии S96F мутации в ARSA-гене на фоне псевдо-
дефицитного аллеля развивается тяжелая форма лейкодистрофии.
В заключении раздела кратко рассмотрим состояние проб-
лемы генокоррекции лизосомных заболеваний. В литературе
отсутствуют сообщения об успешных клинических испытаниях
программ генотерапевтического лечения этих заболеваний, од-
нако, по крайней мере, для некоторых лизосомных болезней та-
кие программы уже разработаны и утверждены (см.Главу IX,
Табл.9.2). Имеются сведения о положительных результатах та-
ких исследований на культурах мутантных клеток и на модель-
ных животных. Так, в опытах in vitro был осуществлен успеш-
ный ретровирусный перенос нормальной кДНК гена GBA в культу-
рах мутантных фибробластов (Sorge et al.,1987) и в культурах
клеток крови пациентов с болезнью Гоше (Fink et al., 1990),
в результате чего была достигнута коррекция глюкоцеребрози-
дазной активности. Такая же коррекция метаболическоих дефек-
тов при болезни Ниманна-Пика и при синдроме Хантера была
достигнута путем введения в соответствующие мутантные линии
клеток нормальных кДНК генов SMPD1 и IDS соответственно. При
этом активность идуронат-2-сульфатазы после ретровирусной
трансдукции in vitro оказалась существенно выше нормальной и
рекомбинантный фермент активно участвовал в метаболизме глю-
козамногликанов. Генокоррекция первичного биохимического де-
фекта при мукополисахаридозе YII (синдром Слая) была получе-
на как in vitro, путем ретровирусного переноса нормального
гена GUSB в мутантные фибробласты человека, так и in vivo на
собаках и мышах. При этом у больных собак нормальный белок
(бета-глюкуронидаза) не только экспрессировался, но появ-
лялся в лизосомах и восстанавливал процессинг специфических
глюкозоаминогликанов (Wolf et al., 1990). Введение этого же
гена (GUSB) в мутантные стволовые клетки мышей приводило к
длительной экспрессии бета-глюкуронидазы, снижению лизосо-
мального накопления в печени и мозге и частичной коррекции
болезни у трансгенных животных (Wolf et al.,1992). В другом
эксперименте GUBS-кДНК вводили в культивируемые мутантные
фибробласты кожи мышей и затем трансдуцированные клетки имп-
лантировали подкожно мутантным мышам. У всех животных наблю-
дали экспрессию введенного гена и полное исчезновение ли-
зосомальных отложений в печени и в мозге (Sly, 1993). Полу-
ченные результаты подтверждают принципиальную возможность
лечения, по крайней мере, некоторых лизосомных болезней с
помощью методов генной терапии.
Раздел 10.3. Болезни экспансии, вызванные "динамически-
ми" мутациями.
Обнаруженный в 1991г. новый тип так называемых динами-
ческих мутаций и связанные с ними наследственные заболевания
частично рассматривались нами в Главе IV. Однако их уникаль-
ность, необычный механизм экспрессии, особенности наследова-
ния, быстрый рост нозологий, обусловленных подобными наруше-
ниями в последовательности ДНК, и, как оказалось, достаточно
широкая распространенность (см.Табл.9.2) делают целесообраз-
ным их более подробный анализ.
Как упоминалось, этот тип мутаций пока найден только у
человека и не зарегистрирован ни у одного вида млекопитающих
или других хорошо изученных организмов (дрозофила, нематоды
и пр.). Суть мутаций заключается в нарастании числа триплет-
ных повторов, расположенных в регуляторной или в кодирующей,
а значит и в транслируемой части генов. Впервые такой тип
мутации был обнаружен при молекулярном анализе синдрома фра-
гильной (ломкой) Х-хромосомы, наследственная передача кото-
рой не подчинялась обычным менделевским законам. В дальней-
шем аналогочные динамические мутации были описаны и при 7
других наследственных заболеваниях, контролируемых генами,
расположенными на разных хромосомах - Таблица 10.2. Вместе с
тем, все нижеперечисленные нозологии имеют ряд общих призна-
ков, позволяющих объеденить их в одну самостоятельную груп-
пу. Прежде всего, для триплетных повторов, экспансия которых
блокирует функцию гена, характерен выраженный популяционный
полиморфизм, причем число аллелей может варьировать от еди-
ниц до нескольких десятков. Другой их особенностью является
доминантный тип наследования, характерный как для Х-сцеплен-
ных генов, так и для генов, находящихся на аутосомах. Осо-
бенностью практически всех болезней "экспансии" является
также эффект антиципации (ожидания), смысл которого заключа-
ется в нарастании тяжести симптомов заболевания в последую-
щих поколениях, что, как оказалось, является результатом на-
копления ("экспансии") исходного числа триплетов после того
как их количество возрстает больше нормального. Характерными
для этих нозологий являются и особенности их передачи по-
томству: для некоторых заболеваний типична передача по мате-
ринской (Fra-X, миотоническая дистрофия), а для других -
преимущественно по отцовской линии (хорея Гентингтона).
Практически для всех "динамических" мутаций характерно пора-
жение головного мозга и особенно подкорковых структур, при-
чем тяжесть заболевания и его начало четко коррелируют с
числом повторов. Молекулярный анализ этих генов позволяет
предполагать определенное сходство механизма экспансии трип-
летов, которая, по всей вероятности, происходит в митозе,
затрагивает чаще аллели с начально большим числом повторов,
при этом нередко сигналом экспансии является утрата негомо-
логичного триплета, в норме разделяюего цепочку монотонных
повторов. Вместе с тем, патогенетические механизмы проявле-
ния мутаций экспансии принципиально различны. В случае раз-
личных вариантов FRAX мутаций наблюдается блок экспрессии
соответствующих генов вследствие стабильного метилирования
области CpG островка в промоторной части генов. При миотони-
ческой дистрофии нарушение экспрессии, по-видимому связано с
ошибками взаимодествия транскрибируемой нити ДНК с нуклеосо-
мами. В случае остальных сугубо нейродегенеративных заболе-
ваний (хорея Гентингтона, спинально-бульбарная мышечная ат-
рофия и др.) экспрессия гена не нарушена, однако, образую-
щийся белковый продукт с необычно длинной полиглутаминовой
цепочкой каким-то образом нарушает процессы нормального ме-
таболизма нервных клеток подкорковых отделов мозга.
Таким образом, причиной повреждающего действия одних
"динамических" мутаций является блок генной экспрессии, то
есть потеря функции (loss-of-function mutation), тогда как
другие мутации того же типа, связанные с нейродегенративными
заболеваниями, ведут к появлению белковых продуктов с ано-
мальными функциями ( мутации типа -gain-of-function). Инте-
ресно отметить, что помимо динамических мутаций для каждого
названного гена обнаружены единичные точковые мутации, число
которых крайне невелико. Для каждой болезни "экспансии" раз-
работан свой вариант диагностики, основанный на ПЦР. Ампли-
фикация области триплетных повторов и дальнейший электрофо-
ретический анализ синтезированных продуктов позволяет опре-
делить число повторов, то есть провести генотипирование ал-
лелей. Вместе с тем, при числе повторов более 200, амплифи-
кация с помощью ПЦР обычно не достигается. В этих случаях
размеры участка повторов определяются методом блот-гибриди-
зации с соответствующими ДНК зондами. Например, используются
зонды StB12.3, Ох1.9 или Ох 0.55 в случае синдрома FRAXA;
зонд cDNA25 в случае миотонической дистрофии.
Подробней с этой интересной группой заболеваний можно
ознакомиться в ряде обзоров (Willems, 1994; Баранов и
др.,1993; Иллариошкин и др., 1995).
Таблица 10.2. Болезни экспансии, вызванные динамическими му-
тациями.
-----------------------T-----------T-------T-----T------T------T------------
----------¬
Болезнь, номер по ¦ Ген, лока-¦Триплет¦Норма¦Прему-¦Мута- ¦Литература
¦
МакКьюсику (MIM) ¦ лизация ¦ ¦ ¦тация ¦ция ¦
¦
-----------------------+-----------+-------+-----+------+------+------------
----------+
Синдром ломкой X-хро- ¦FMR1, FRAXA¦(CGG)n ¦5-50 ¦50-90 ¦>90 ¦Rousseau et
al.,1991 ¦
мосомы; 309550¦Xq27.3 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Hirst et
al.,1991 ¦
-----------------------+-----------+-------+-----+------+------+------------
----------+
Синдром ломкой X-хро- ¦FMR2, FRAXE¦(CGG)n ¦6-25 ¦25-200¦>200 ¦Knight et
al.,1994 ¦
мосомы тип 2; 309548¦Xq27.3 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦
-----------------------+-----------+-------+-----+------+------+------------
----------+
Миотоническая дистро- ¦DM, MP-1 ¦(CTG)n ¦5-10 ¦19-30 ¦>30 ¦Shelbourne
et al.,1992¦
фия; 160900¦19q13.3 ¦ ¦ ¦ ¦
¦Wieringa,1994 ¦
-----------------------+-----------+-------+-----+------+------+------------
----------+
Хорея Гентингтона; ¦HD, IT-15 ¦(CAG)n ¦6-37 ¦ ¦37-
121¦Huntington's Dis. ¦
143100¦4p16.3 ¦ ¦ ¦ ¦
¦Collab.Res.Group,1993 ¦
-----------------------+-----------+-------+-----+------+------+------------
----------+
Спинально-мозжечковая ¦SCA1 ¦(CAG)n ¦6-39 ¦ ¦41-81 ¦Orr et
al.,1993 ¦
атаксия тип 1; 164400¦6p21.3 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Chung et
al.,1993 ¦
-----------------------+-----------+-------+-----+------+------+------------
----------+
Денто-рубральная-палли-¦DRPLA, B-37¦(CAG)n ¦7-34 ¦ ¦54-75 ¦ Koide et
al.,1994 ¦
до-люисовая дегенерация¦12pter-p12 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Nagafuchi
et al.,1994¦
125370¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦
-----------------------+-----------+-------+-----+------+------+------------
----------+
Спинально-бульбарная ¦AR ¦(CAG)n ¦12-33¦ ¦40-62 ¦La Spada et
al.,1991 ¦
мышечная атрофия;313200¦Xq11-q12 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦
-----------------------+-----------+-------+-----+------+------+------------
----------+
Спинально-мозжечковая ¦MJD ¦(CAG)n ¦13-36¦ ¦68-79 ¦Kawaguchi
et al.,1994 ¦
дегенерация Мачадо- ¦14q32.1 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦
Джозефа ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦
-----------------------+-----------+-------+-----+------+------+------------
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57
|
