АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология
|
Развитие менделевской парадигмы
Ф. ФОГЕЛЬ, А.МОТУЛЬСКИ
ГЕНЕТИКА
ЧЕЛОВЕКА
| Действие генов
Мутации
Популяционная генетика
| ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР»
F. Vogel, A. G. Motulsky
Human Genetics
Problems and Approaches
Second, Completely Revised Edition
With 447 Figures and 217 Tables
Ф. ФОГЕЛЬ
А.МОТУЛЬСКИ
| Генетика
| человека
|
Проблемы и подходы
В 3-х томах
Том 2
Перевод с английского
канд. биол. наук А. Г. Имашевой,
канд. биол. наук С.Л. Мехедова,
Е. Я. Тетушкина
под редакцией
д-ра биол. наук Ю. П. Алтухова
и д-ра биол. наук В. М. Гиндилиса
ББК 28.04
Ф74
УДК 575
Фогель Ф., Мотульски А.
74 Генетика человека: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ.-М.: Мир, 1990. - 378 с, ил.
ISBN 5-03-000286-3
Книга двух известных генетиков из ФРГ и США является фундаментальным учебником по генетике человека, охватывающим практически все основные направления этой области науки. Она может служить как учебным пособием для начинающих изучать генетику человека, так и справочным изданием для специалистов.
В т. 2 рассматриваются механизм действия гена, мутации, популяционная генетика человека.
Для генетиков, молекулярных биологов, антропологов, врачей, а также для студентов-медиков и биологов.
1908000000-015
Ф--------------------- 106-89 ББК 28.04
041(01) 90
Редакция литературы по биологии
BN 5-03-000288-Х (русск.)
BN 5-03-000286-3
BN 3-540-16411-1 (англ.)
| © Springer- Verlag Berlin, Heidelberg 1979, 1982,
All Rights Reserved.
Authorized translation from English language
edition published by Springer-Verlag Berlin
Heidelbere New York Tokyo
|
Действие генов
Развитие менделевской парадигмы
Разработка концепций, предложенных Гальтоном и Менделем, приблизила нас к пониманию механизма действия генов. Обсуждение близнецового метода выявило не только его возможности, но и ограничения, связанные с тем, что в этом случае анализ основан на сравнении фенотипов без изучения действия отдельных генов. Близнецовый метод по существу сводится к измерению и количественному сравнению варьирующих признаков у близких родственников. Важно помнить, что оценки наследуемости только указывают на присущую данной популяции генетическую изменчивость, но не позволяют делать выводы о ее причинах. Подобного рода оценки ставят вопросы, но ответа на них не дают.
Напротив, подход Менделя оказался плодотворным для выяснения того, какие генетические факторы и каким образом определяют конкретный фенотип. Шаг за шагом исследователи шли к разрешению этой загадки (разд. 3.6).
Можно сказать, что первый шаг в этом направлении сделал А. Гэррод. Он разработал концепцию врожденных нарушений метаболизма (разд. 3.6). Позже было показано, что гены определяют структуру белков и многие распространенные наследственные болезни связаны именно с дефектами ферментов. Введение в практику исследований методов анализа белков позволило выявлять изменчивость на уровне аминокислотных последовательностей, а после того как в 1953 г. Уотсон и Крик раскрыли структуру ДНК [1347], и был расшифрован генетический код, стало ясно, что различия в аминокислотных последовательностях объясняются заменами нуклеотидов в ДНК. Механизмы регуляции действия генов у высших организмов до сих пор не установлены, остается также открытым вопрос о том, каким образом активность различных генов регулируется и интегрируется в процессе развития и при функционировании организма как целого. Достаточно подробно разработаны и экспериментально обоснованы модели генной регуляции у бактерий. Оказалось однако, что эти модели гораздо хуже объясняют регуляцию генов у высших организмов. Известно, что эукариоты существенно отличаются от бактерий по сложности организации. Неудивительно поэтому, что сложившиеся в ходе эволюции механизмы, обеспечивающие генную регуляцию про- и эукариот, тоже различны.
Практические аспекты генетики человека. Многие наследственные болезни человека можно удовлетворительно объяснить различиями в действии отдельных генов. Другую группу явлений, так называемые мультифакториальные заболевания, тоже в какой-то степени можно понять в рамках действия отдельных генов (разд. 3.7). Еще один большой класс составляют синдромы, обусловленные численными или структурными хромосомными аберрациями. Их объяснить в терминах действия отдельных генов невозможно. Понять механизм этой группы заболеваний - наиболее сложная проблема генетики человека.
Изучение нормальных вариантов и аномалий, развитие которых контролируется отдельными генами, очень полезно для всестороннего анализа нормальных функций. С другой стороны, раскрытие механизма взаимосвязи генотипа и фенотипа при синдромах, обусловленных хромосомными аберрациями, позволит углубить наши представления о генетической регуляции нормального эмбрионального развития. Как уже упоминалось в разд.3.6.1, гене-
6 4. Действие генов
Таблица 4.1.Этиология и патогенез наследственных заболеваний по данным биохимических и молекулярно-биологических исследований (по [203] с изменениями)
| Уровень анализа
| Тип нарушения
| Пример
| Нарушения структуры ДНК
| 1. Делеции
| α-Талассемия, гемоглобины Лепоре, гемофилия (разд. 4.3.4.)
|
| 2. Единичные нуклеотидные замены
| Серповидноклеточная анемия (разд. 4.3.2)
|
| 3. Мутации, нарушающие сплайсинг
| Некоторые виды β-талассемии (разд. 4.3.4)
|
| 4. Нонсенс-мутации
| Некоторые виды β-талассемии (разд. 4.3.4, 4.3.5)
|
| 5. Мутации сдвига рамки считывания
| Гемоглобин Уэйна (разд. 4.3.3)
|
| 6. Дупликации генов
| Гемоглобин Грэди (разд. 4.3)
|
| 7. Регуляторные мутации (см. разд. 5.1.4)
| Некоторые виды Р-талассемии
| Нарушение функции ферментов
| 1. Полное отсутствие активности
|
|
| а) белок обнаруживается иммунологически
| Некоторые варианты синдрома Леша—Найхана (разд. 4.2.2.6)
|
| б) белок иммунологически не обнаруживается
| Большинство вариантов синдрома Леша—Найхана, варианты гомоцистинурии (разд. 4.2.2.9)
|
| 2. Уменьшение активности
|
|
| а) уменьшено сродство к субстратам
| Недостаточность по G6PD (Фрайбург) (разд. 4.2.2.2)
|
| б) уменьшено сродство к кофакторам
| Гомоцистинурия (пиридоксин-зависимый тип) (разд. 4.2.2.9)
|
| в) нестабильные структуры
| Некоторые варианты недостаточности по G6PD (разд. 4.2.2.2)
|
| 3. Увеличение активности
| Вариант G6PD Гектона (разд. 4.2.2.2)
|
| 4. Нарушение белка, активирующего фермент
| Вариант АВ ганглиозидоза GM2 [203]
|
| 5. Уменьшение количества кофакторов
| Пиридоксин(витамин В6)- зависимость (разд. 5.2.2.5)
| Нарушения функции неферментных белков
|
|
|
| 1. Нарушение посттрансляционной модификации
| Недостаточность α-1-антитрипсина, вариант ZZ (разд. 3.7.4)
|
| 2. Усиление способности к агрегации
| Серповидноклеточная анемия (разд. 4.3.2)
|
| 3. Нарушение связывания с рецептором
| Семейная гиперхолестеринемия (разд. 4.6.4); тестикулярная феминизация (разд. 4.7.5)
| Нарушение функций клеток и органов
|
|
|
| 1. Изменение метаболических путей
|
|
| а) накопление токсичного предшественника (катаболический путь)
| Фенилкетонурия (разд. 4.2.2.7), мукополисахаридозы и другие лизосомные болезни (разд. 4.2.2.3)
|
| б) недостаток продукта (анаболический путь)
| Различные виды гипотиреоза с образованием зоба (разд. 4.2.2.7)
|
| в) избыток продукта (анаболический путь)
| Редкая форма подагры
| 4. Действие генов 7
Продолжение табл. 4.1
| Уровень анализа
| Тип нарушения
| Пример
|
| 2. Нарушение регуляции путей биосинтеза по типу обратной связи
|
|
| а) избыток конечного продукта вследствие уменьшения количества регулятора
| Острая перемежающаяся порфирия (разд. 4.6.3), семейная гиперхолестеринемия (разд. 4.6.4)
|
| 3. Нарушения функции мембран
|
|
| а) недостаточность трансмембранного транспорта
| Цистинурия (см. [203], глава 80), наследственный сфероцитоз (разд. 4.6.5)
|
| б) недостаточность рецептор-опосредованного эндоцитоза
| Семейная гиперхолестеринемия, рецептор-негативный и рецептор-дефектный варианты (разд. 4.6.4)
|
| в) недостаточность образования вторичных мессенджеров
| Псевдогипопаратиреоз (см. [203], гл. 69)
|
| 4. Ненормальная внутриклеточная компартментализация
|
|
| а) накопление непроцессированного белка
| Недостаточность по α-1-антитрипсину, вариант ZZ (разд. 3.7.4)
|
| б) ненормальная локализация белка
| I-клеточная болезнь (разд. 4.2.2.3), семейная гиперхолестеринемия (вариант с нарушением интернализации (разд. 4.6.4)
|
| 5. Нарушение клеточной организации тканей
|
|
| а) изменение формы клеток
| Серповидноклеточная анемия (разд. 4.3.2), наследственный сфероцитоз (разд. 4.6.5)
|
| б) изменение структуры органелл
| Синдром неподвижности ресничек, в частности синдром Картагенера (см. [203], гл. 91)
|
| в) изменение внеклеточного матрикса
| Буллезный эпидермолиз типа Пасини (разд. 4.6.7), недостаточность лизилгидроксилаз (синдром Элерса—Данлоса, тип VI)
|
тический анализ можно проводить на разных уровнях. Для изучения наследственных дефектов использовали методы биохимии и молекулярной биологии. Подобные исследования помогли установить биологические механизмы, действующие на трех разных уровнях: на собственно генном (на уровне последовательности нуклеотидов), на уровне белкового продукта гена и отчасти на качественном фенотипическом уровне. В ходе этих исследований выявлены разнообразные функциональные нарушения и, кроме того, получено много фактов,
расширяющих наше представление о норме. В табл. 4.1 приводятся типы генетических дефектов и примеры наследственных заболеваний, при которых эти дефекты изучались. Некоторые заболевания [например, гемоглобинопатии (30670) и гемофилии (30690)] изучены на всех трех уровнях. Однако в большинстве других случаев механизмы, лежащие в основе патологических состояний, удалось установить только на уровне белкового продукта гена (второй уровень) или на уровне нарушения функции клетки или органа (третий уровень).
8 4. Действие генов
Дальнейшее изложение будет главным образом посвящено анализу действия гена на уровне белкового продукта, что позволяет идентифицировать нарушения на уровне транскрипции ДНК. Мы обсудим различные механизмы доминантного действия генов и вопросы генной регуляции. На всех уровнях будут рассмотрены области практического применения и теоретические аспекты медицинской диагностики.
Дата добавления: 2015-12-16 | Просмотры: 425 | Нарушение авторских прав
|