（實用課件）-各種疾病的分子基礎

1、【醫(yī)學ppt課件】 各種疾病的分子基礎【醫(yī)學ppt課件】 各種疾病的分子基礎（實用課件）-各種疾病的分子基礎（實用課件）-各種疾病的分子基礎黑人族群發(fā)病率1/500的鐮刀細胞貧血隱性遺傳Beta-globin 上的glutamic acid (GAG)變成了valine (GTG)血紅素蛋白四聚體，低氧情況下形成不溶性紅血球變形失去彈性不能通過微血管循環(huán)阻塞-引起內(nèi)臟損傷瘧疾流行區(qū)高達1/12，這可能是演化的結(jié)果治療的契機.黑人族群發(fā)病率1/500的鐮刀細胞貧血（實用課件）-各種疾病的分子基礎（實用課件）-各種疾病的分子基礎Previous studies have demonstrated

2、that sickle cell disease (SCD) can be corrected in mouse models by transduction of hematopoietic stem cells with lentiviral vectors containing antisickling globin genes followed by transplantation of these cells into syngeneic recipients. Although self-inactivating (SIN) lentiviral vectors with or w

3、ithout insulator elements should provide a safe and effective treatment in humans, some concerns about insertional mutagenesis persist. An ideal correction would involve replacement of the sickle globin gene (S) with a normal copy of the gene (A). We recently derived embryonic stem (ES) cells from a

4、 novel knock-in mouse model of SCD and tested a protocol for correcting the sickle mutation by homologous recombination. In this paper, we demonstrate the replacement of the human S-globin gene with a human A-globin gene and the derivation of mice from these cells. The animals produce high levels of

5、 normal human hemoglobin (HbA) and the pathology associated with SCD is corrected. Hematologic values are restored to normal levels and organ pathology is ameliorated. These experiments provide a foundation for similar studies in human ES cells derived from sickle cell patients. Although efficient m

6、ethods for production of human ES cells by somatic nuclear transfer must be developed, the data in this paper demonstrate that sickle cell disease can be corrected without the risk of insertional mutagenesis. Previous studies have demonstr突變熱點hot spot較常出現(xiàn)的取代為C T (CpG TpG)因甲基化的5mC去氨反應，形成T男生機率較高（因精子DN

7、A高度甲基化）1/3凝血因子8號的血友病患也發(fā)生在CpG雙鹼基上G6PD（glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency ）蠶豆癥 存於人體紅血球內(nèi)，協(xié)助葡萄糖進行新陳代謝之酵素。G6PD缺乏時，若身體接觸到具氧化性的特定物質(zhì)或服用了這類藥物，紅血球就容易被破壞而發(fā)生急性溶血反應臺灣地區(qū)發(fā)生率為，客家人發(fā)生率較高屬性聯(lián)遺傳疾病，故男性患者多於女性患者 突變熱點hot spot內(nèi)含子intro：一般較能容忍突變而沒有明顯影響果蠅與mRMA剪接的突變會造成疾病的發(fā)生缺失、插入、重複少數(shù)幾個鹼基大片段的鹼基a地中海貧血：同源序列的錯配和不等互換減數(shù)分裂I期，

8、同源染色體互換時，相鄰的一段重複序列發(fā)生錯配，使互換發(fā)生不相等交換，造成缺失與重複b地中海貧血的b球蛋白基因群不等交換bd球蛋白基因的融合白血病中的費城染色體22號染色體BCR基因3端與9號染色體ABL 5端融合內(nèi)含子intro：一般較能容忍突變而沒有明顯影響參考資料：/hemoglb.htm 參考資料：/hemoglb.ht（實用課件）-各種疾病的分子基礎（實用課件）-各種疾病的分子基礎倒位凝血因子8號的5端有兩個反向重複序列，若此序列發(fā)生互換，使其序列顛倒，基因會失去功能三鹼基的不穩(wěn)定突變數(shù)量的變異會引起某些遺傳疾病杭丁頓舞蹈癥因為Huntingtin蛋白末端三個鹼基CAG重複所造成正常重

9、複次數(shù)10-30發(fā)病36-121次數(shù)重複越多越早發(fā)病倒位脆性X綜合癥(fragile X syndrome)X連鎖遺傳性智能低下癥特殊外表，90青春期巨睪，輕度結(jié)締組織異常FMR1 (fragile X mental retardation-1)Xq27.3末端功能未知基因38 kb中含17個exon第一個exon的非轉(zhuǎn)譯區(qū)有CGG重複序列，正常重複6-50次發(fā)病個體重複數(shù)百到數(shù)千次重複大於230次，基因5端高度甲基化，不表現(xiàn)脆性X綜合癥(fragile X syndrome)可發(fā)生在exon轉(zhuǎn)譯與非轉(zhuǎn)譯區(qū)，或是intro中可發(fā)生在exon轉(zhuǎn)譯與非轉(zhuǎn)譯區(qū)，或是intro中（實用課件）-各種疾病

10、的分子基礎（實用課件）-各種疾病的分子基礎杭丁頓舞蹈癥脊髓性小腦萎縮癥 小腦萎縮癥第三型一種神經(jīng)退化疾病脊髓延髓肌肉萎縮癥 萎縮性肌強直癥佛萊德雷運動失調(diào)癥 杭丁頓舞蹈癥脊髓性小腦萎縮癥 小腦萎縮癥第三型一種神經(jīng)退化疾.tw/cindex.php.tw/cindex.分類碼中文名稱01胺基酸/有機酸代謝異常02先天性尿素循環(huán)代謝異常03其他代謝異常04心肺功能失調(diào)05消化系統(tǒng)失調(diào)06泌尿系統(tǒng)失調(diào)07腦部或神經(jīng)病變08皮膚病變09肌肉病變10骨頭病變罕見疾病基金會網(wǎng)站對罕見疾病的分類分類碼中文名稱11結(jié)締組織病變12造血功能異常13免疫疾病14內(nèi)分泌疾病15不正常細胞增生(瘤)16外觀異常17染

11、色體異常18其他未分類或不明原因分類碼中文名稱01胺基酸/有機酸代謝異常02先天性尿素循環(huán)代大部分的突變都沒有明顯的表現(xiàn)型，因同源染色體上還有一套正常的基因DNA的多型性DNA polymorphisms遺傳標記的基礎RFLP限制片段長度多型性 RFLP, restriction fragment length polymorphism DNA序列的變化，造成限制酶切點的改變突變點造成限制酶切點破壞或增加，造成切出的DNA長短不同，出現(xiàn)了長度的多形性VNTR相連重複序列可變數(shù)目 variable number of tandem repeats一小段DNA前後重複多次，不同個體間某染色體上所具

12、重複次數(shù)不同具有多型性Probe 可設計於VNTR外或內(nèi)部。外部較常用散佈於基因組中，限制了其方便性大部分的突變都沒有明顯的表現(xiàn)型，因同源染色體上還有一套正常的短相連重複序列( STR ， short tandem repeats )微衛(wèi)星多型性(microsatellite polymorphism)基因體中1 4 （2 8) 鹼基短序列重複單位，稱為微衛(wèi)星基因體內(nèi)有很多不同區(qū)具有STR，可以利用PCR技術(shù)作進一步的分析量化基因體內(nèi)某一區(qū)的STR，然後跑gel後可決定重複次數(shù)親子鑑定時通常檢查13處的STR基因位(可擴增至25)這些基因位為美國聯(lián)邦調(diào)查局為防治犯罪，建立資料庫時所使用的，亦稱

13、為CODIS Combined DNA Index System基因位Y-STR 單倍型分析 短相連重複序列( STR ， short tandem re（實用課件）-各種疾病的分子基礎連鎖分析linkage analysis：DNA多型性的應用研究染色體上未知基因，藉由相鄰的基因來定位如RFLP的遺傳，若某致病基因與特定RFLP緊密連鎖，就可利用此RFLP當作標記來判讀同源染色體的交換可能會影響到標記正確性影響連鎖分析的因素基因在染色體上的位置已知，但未被選殖定序基因已知但突變位置變化大，在家族中有特異的對偶基因家族中稀少的對偶基因連鎖分析linkage analysis：DNA多型性的應用

14、需有血緣關係容易做，家族樣本大。例如：冰島全民基因庫有些疾病是多基因和環(huán)境交互作用的結(jié)果單基因疾病遺傳標記致病基因連鎖分析，縮短基因搜尋範圍多基因疾病研究純合子(同型合子)homozygote的遺傳阿滋海默癥、氣喘、高血壓、動脈粥狀硬化、腫瘤需有血緣關係容易做，家族樣本大。例如：冰島全民基因庫（實用課件）-各種疾病的分子基礎DNA質(zhì)與量上的偵測質(zhì)的偵測：DNA序列上的突變或差異量的偵測：基因的表現(xiàn)mRNA量的變化基因的副本數(shù)copy number中心方法核酸分子雜交聚合酶鏈鎖反應PCR分子診斷技術(shù)簡介DNA質(zhì)與量上的偵測分子診斷技術(shù)簡介限制酶restriction enzyme原核生物所產(chǎn)生保

15、護原核生物免於外來DNA感染1970 Johns Hopkins Hamiton Smith所分離辨識DNA上特定的核苷酸序列雙股DNA 4-8個核苷酸雙股序列相同，方向相反， 稱迴文序列palindromic sequence命名法：Hind III （Haemophilus infuenzae）第一個字母細菌的屬名genus第二、三字母細菌的種名species第四個字母細菌的strain羅馬數(shù)字為發(fā)現(xiàn)的順序限制酶restriction enzyme限制酶因切割位置不一樣有三種缺口切出5端突出的黏端5-cohesive (sticky end)切出3端突出的黏端3-cohesive (Sac

16、 I)切出鈍端blunt-end限制酶因切割位置不一樣有三種缺口（實用課件）-各種疾病的分子基礎核酸分子雜交cDNA基因庫（文庫）抽取mRNA，再反轉(zhuǎn)錄成cDNA (互補DNA, complementary DNA)，把cDNA複製成雙股的DNA，再將DNA選殖到載體系統(tǒng)來自mRNA，為細胞中當時能表達的基因都是編碼序列，不含內(nèi)含子或重複序列基因庫中的序列片段為隨機，需要多少DNA片段才能涵蓋整個基因組？核酸分子雜交篩到基因的機率 公式：N = ln (1 -P) / ln (1 F/T)N 所需篩選的重組clone數(shù)目P 篩到基因的期望值 (0.99)F 單一個重組DNA的平均片段大小 (2

17、0 kb)T 基因組大小 (3 X 109 bp)N = ln (1-0.99) / ln (1 20/3000000) = ln 0.01 / ln 0.999993333 = -4.6 / - 0.000006 = 690773 篩到基因的機率篩到基因的機率（原核生物為例） 公式：N = ln (1 -P) / ln (1 F/T)N 所需篩選的重組clone數(shù)目P 篩到基因的期望值 (0.99)F 單一個重組DNA的平均片段大小 (5 kb)T 基因組大小 (5000 kb)N = ln (1-0.99) / ln (1 5/5000) = ln 0.01 / ln 0.999 = -4

18、.6 / - 0.001 = 4600 篩到基因的機率（原核生物為例）南方墨點轉(zhuǎn)印法Southern blotting1975 Edwin Southern發(fā)明利用鹼基互補的原則南方墨點轉(zhuǎn)印法Southern blotting北方墨點轉(zhuǎn)印法Northern blotting1977 Alwine修改southern blotting發(fā)展出來也是利用DNA-RNA互補的原則北方墨點轉(zhuǎn)印法Northern blotting西方墨點法Western blotting免疫墨點法偵測分子：蛋白質(zhì)跑SDS（分離蛋白質(zhì)）轉(zhuǎn)漬到纖維膜加一次抗體加二次抗體呈色SDS參考資料：西方墨點法Western blotting免疫墨點法SDS-聚合酶鏈鎖反應(PCR, polymerase chain reaction)在試管內(nèi)快速且大量複製DNA的技術(shù)1970 Khorana等人提出其理論DNA尚不能定序寡核苷酸合成不易1983 Kary