三核苷酸重復(fù)與人類疾病-課件

三核苷酸重復(fù)與人類疾病1三核苷酸重復(fù)與人類疾病1三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.三核苷酸重復(fù)是生物體內(nèi)常見的微衛(wèi)星序列（Trinucleotiderepeats(TNRs)aremicrosatellitesequences）2.三核苷酸不穩(wěn)定重復(fù)導(dǎo)致疾病是突變重要且獨(dú)特的形式（Disease-causingrepeatinstabilityisanimportantanduniqueformofmutation）

3.三核苷酸重復(fù)和40多種神經(jīng)肌肉和神經(jīng)退行性疾病有關(guān)（linkedtomorethan40neurological,neurodegenerativeandneuromusculardisorders.）比如亨廷頓氏?。℉untington‘sdisease）；肌強(qiáng)直性營(yíng)養(yǎng)不良（myotonicdystrophy）；脆性X染色體（fragileXsyndrome）

2三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.三核苷酸重復(fù)是生物體內(nèi)常見的微衛(wèi)星精品資料3精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽(yáng)曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽(yáng)當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥說早早早……”44三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.不穩(wěn)定重復(fù)突變既有體細(xì)胞也有性細(xì)胞(

themutantrepeatsshowbothsomaticandgermlineinstability)2.表現(xiàn)為發(fā)病年齡越來越早（anearlierageofonset）發(fā)病程度越來越重（andincreasingseverityofphenotypeinsubsequentgenerations）即所謂的遺傳早發(fā)現(xiàn)象（anticipation）3.雙親的來源影響遺傳早發(fā)現(xiàn)象，三核苷酸通過父親比母親遺傳更多（theparentaloriginofthediseaseallelecanofteninfluenceanticipation）5三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.不穩(wěn)定重復(fù)突變既有體細(xì)胞也有性細(xì)胞3.重復(fù)在非編碼區(qū)域降低轉(zhuǎn)錄和翻譯（Repeatsinnon-codingregions-reducedtranscriptionortranslation）當(dāng)然，理解癥狀的分子機(jī)制是開發(fā)每種疾病治療方法的根本（Understandingthemolecularmechanismsbehindthesymptomsspecifictoeachdiseasewillallownewtherapiestobedeveloped）1.重復(fù)在蛋白質(zhì)編碼區(qū)域?qū)е露镜鞍祝≧epeatsinproteincodingsequences-toxicproteins）2.重復(fù)在RNA編碼區(qū)域改變RNA功能（RepeatsinRNAcodingregions-alteredRNAfunction）三核苷酸重復(fù)帶來疾病的機(jī)制63.重復(fù)在非編碼區(qū)域降低轉(zhuǎn)錄和翻譯當(dāng)然，理解癥狀的分子機(jī)制是DiseaseMutationunitGenename(proteinproduct)PutativefunctionNormalrepeatlengthPathogenicrepeatlengthDM1強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不良(CTG)nDMPK(DMPK)RNAmediated5-3750-1000DM2強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不良(CCTG)nZNF9(ZNF9)RNAmediated10-2675-11,000FXATAS(CGG)nFMR1(FMRP)RNAmediated6-6060-200三核苷酸重復(fù)與人類疾病7DiseaseMutationunitGenenameDiseaseMutationunitGenename(proteinproduct)PutativefunctionNormalrepeatlengthPathogenicrepeatlengthHD亨廷頓氏病(CAG)nHD(Huntingtin)Signaling,transport,transcription11-3440-121SCA1脊髓小腦共濟(jì)失調(diào)(CAG)nSCA1(ataxin1)Transcription6-3940-82SCA2脊髓小腦共濟(jì)失調(diào)(CAG)nSCA2(ataxin2)RNAmetabolism15-2432-200SCA3脊髓小腦共濟(jì)失調(diào)(CAG)nSCA3(ataxin3)De-unquitylatingactivity13-3661-84重復(fù)在蛋白質(zhì)編碼區(qū)域?qū)е露镜鞍?DiseaseMutationunitGenename三核苷酸重復(fù)與人類疾病DiseaseMutationunitGenename(proteinproduct)PutativefunctionNormalrepeatlengthPathogenicrepeatlengthFRDA弗里德賴希共濟(jì)失調(diào)(GAA)nFRDA(frataxin)Mitochondrialironmetabolism6-32200-1700FRAXA脆性X染色體(CGG)nFMR1(FMRP)Translationalregulation6-60>200FRAXE脆性X染色體(CCG)nFMR2(FMR2)Transcription4-32200-9009三核苷酸重復(fù)與人類疾病DiseaseMutationuni三核苷酸重復(fù)與人類疾病第一種是三核苷酸重復(fù)在基因非編碼區(qū)域，常見有六種遺傳?。≧epeatsinnon-codingsequencesforsixdiseases）2.第二種是三核苷酸重復(fù)在基因編碼區(qū)域，常見有七種遺傳病，經(jīng)常表現(xiàn)為多聚谷氨酸束（codeforpolyglutaminetracts）10三核苷酸重復(fù)與人類疾病第一種是三核苷酸重復(fù)在基因非編碼區(qū)域，重復(fù)序列在非編碼區(qū)域的疾病重復(fù)序列在編碼區(qū)域的疾病11重復(fù)序列在非編碼區(qū)域的疾病重復(fù)序列在編碼區(qū)域的疾病11三核苷酸重復(fù)與人類疾病12三核苷酸重復(fù)與人類疾病12三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.大量和可變的重復(fù)擴(kuò)展導(dǎo)致多種組織功能喪失和功能退化（Largeandvariablerepeatexpansionsthatresultinmultipletissuedysfunctionordegeneration

）2.疾病癥狀也隨重復(fù)多少不同，即所謂體細(xì)胞異質(zhì)性（Phenotypicmanifestationswithinadiseasearevariable，Degreeofsomaticheterogeneity）13三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.大量和可變的重復(fù)擴(kuò)展導(dǎo)致多種組織脆性X染色體FragileXsyndrome14脆性X染色體14三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.FRAXA位于Xq27.32.FRAXE位于Xq283.FRAXF位于Xq27.3-q28

以上三種臨床癥狀和發(fā)病機(jī)制類似15三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.FRAXA位于Xq27.315三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.FragileXsyndrome(脆性X綜合癥):與X染色體相關(guān)的缺陷，男性中1/2000和女性中1/4000的幾率，產(chǎn)生遺傳性的智力缺陷2.基因座：Xq27.3；Xq28;Xq27.3

–q28，葉酸敏感的脆性位點(diǎn)(在缺乏葉酸和thymidine的條件下，染色體某些區(qū)域在有絲分裂期間不能正常地形成染色質(zhì))3.fragileXmentalretardation1；2；(FMR1；2；)基因：RNA結(jié)合蛋白質(zhì)，在胚胎和成年的組織中表達(dá)，在大腦和睪丸中高表達(dá)4.與蛋白質(zhì)的翻譯及mRNA的轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)，調(diào)控突觸的可塑性16三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.FragileXsyndro三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.脆性X綜合癥的分子機(jī)理：FMR1的5’非翻譯區(qū)CGG的多樣性,FMR2的5’非翻譯區(qū)CCG的多樣性2.正常情況，F(xiàn)MR1存在6-52個(gè)CGG重復(fù)片段3.脆性X失調(diào)綜合癥(輕微癥狀)：52-200個(gè)CGG重復(fù)片段4.FRAXA:超過52-200個(gè)CGG重復(fù)片段5.CGG重復(fù)片段發(fā)生denovomethylation，從而抑制了FMR1的轉(zhuǎn)錄17三核苷酸重復(fù)與人類疾病17三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.CGG重復(fù)片段的不穩(wěn)定性導(dǎo)致異常的DNA甲基化2.正常情況的CGG重復(fù)片段在CpG島中，不被甲基化3.CGG重復(fù)片段很多的時(shí)候，發(fā)生denovomethylation，使得基因沉默18三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.CGG重復(fù)片段的不穩(wěn)定性導(dǎo)致異常三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.Folate-sensitivefragilesites.2.FRAXA基因座是基因組上葉酸最敏感的區(qū)域，是其它區(qū)域的20倍3.其他位點(diǎn)/基因：FRAXE,FRAXF,FRA10A,FRA11BandFRA16A4.FRAXE與人疾病有關(guān)5.基因組的結(jié)構(gòu)與FMR1相似，都是CGG重復(fù)片段的擴(kuò)增FRA10A19三核苷酸重復(fù)與人類疾病1.Folate-sensitiveFMRP通過結(jié)合核糖體阻止蛋白質(zhì)的合成20FMRP通過結(jié)合核糖體阻止蛋白質(zhì)的合成20

弗里德賴希共濟(jì)失調(diào)

Friedreichataxia(FRDA)

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弗里德賴希共濟(jì)失調(diào)Friedreichataxia三核苷酸重復(fù)與人類疾病1863年Friedreich首先報(bào)道，常染色體隱性遺傳，發(fā)病率1/50000。9q13~21.1，GAA異常擴(kuò)增常染色體隱性（autosomalrecessive）唯一沒有遺傳早發(fā)現(xiàn)象（theonlytripletrepeatdisorderthatdoesnotshowanticipation）共濟(jì)失調(diào)（Ataxia(lossofvoluntarymuscularcoordination)屈筋反射減退（Diminishedreflexes）心肌疾病Cardiomyopathy(heartenlargement)糖尿病Diabetes脊髓退化Degenerationinthespinalcord

22三核苷酸重復(fù)與人類疾病1863年Friedreich首九號(hào)染色體圖譜9q13~21.123九號(hào)染色體圖譜9q13~21.123由于GAA在內(nèi)含子內(nèi)重復(fù)擴(kuò)增造成，正常人7-20，患者200-900次重復(fù)（FRDAiscausedbyalargeintronicGAArepeatexpansion）基因位于9號(hào)染色體，基因產(chǎn)物為frataxin，210aa[locatedonchromosome9(Gene:X25/Potein:frataxin)]導(dǎo)致基因產(chǎn)物為frataxin表達(dá)減少（whichleadstoreducedgeneexpression）推測(cè)是由于富含AT序列導(dǎo)致表達(dá)減少（TheexpandedAT-richsequencemostprobablycauses）

GAA/TTC自我配對(duì)導(dǎo)致DNA呈現(xiàn)三鏈結(jié)構(gòu)（self-associationoftheGAA/TTCtract,whichstabilizestheDNAinatriplexstructure）弗里德賴希共濟(jì)失調(diào)

Friedreichataxia(FRDA)24由于GAA在內(nèi)含子內(nèi)重復(fù)擴(kuò)增造成，正常人7-20，患者200弗里德賴希共濟(jì)失調(diào)

Friedreichataxia(FRDA)GAA/TTC自我配對(duì)導(dǎo)致DNA呈現(xiàn)三鏈結(jié)構(gòu)如何抑制mRNA的合成GAA在內(nèi)含子內(nèi)重復(fù)擴(kuò)增25弗里德賴希共濟(jì)失調(diào)

Friedreichataxia(1.Frataxin蛋白在人細(xì)胞線粒體中發(fā)現(xiàn)，右圖是通過GFP定位的frataxin，功能不明（frataxinisfoundinthemitochondriaofhuman）2.在酵母中的類似蛋白YFH1控制離子水平和呼吸功能（

thereisaverysimilarproteininyeast,YFH1,YFH1isinvolvedincontrolling,ironlevelsandrespiratoryfunction))3.通過研究YFH1可以幫助我們了解Frataxin的功能（FrataxinandYFH1aresosimilar,studyingYFH1mayhelpusunderstandtheroleoffrataxininFRDA）弗里德賴希共濟(jì)失調(diào)

Friedreichataxia(FRDA)261.Frataxin蛋白在人細(xì)胞線粒體中發(fā)現(xiàn)，右圖是通過G基因轉(zhuǎn)錄減少導(dǎo)致frataxin減少（decreasesfrataxinlevels）導(dǎo)致frataxin功能的部分喪失（apartiallossoffrataxinfunction）干擾酵母X25同源基因結(jié)果是線粒體離子異常累積，線粒體DNA丟失，多種鐵硫蛋白依賴酶活性喪失，被氧化敏感性提高等，（DisruptionoftheyeastX25homolog(YFH1):abnormalaccumulationofmitochondrialiron；lossofmtDNA；multipleiron–sulfur-dependentenzymedeficiencies；increasedsensitivitytooxidativestress）弗里德賴希共濟(jì)失調(diào)

Friedreichataxia(FRDA)27基因轉(zhuǎn)錄減少導(dǎo)致frataxin減少（decreasesFrataxin可能的作用機(jī)制28Frataxin可能的作用機(jī)制28三核苷酸重復(fù)與人類疾病疾病的研究和可能的治療方案29三核苷酸重復(fù)與人類疾病疾病的研究和可能的治療方案29強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不良

Myotonicdystrophy(DM)

30強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不良30三核苷酸重復(fù)與人類疾病基因定位于19q1312，以肌強(qiáng)直和進(jìn)行性肌無力、萎縮為特征常染色體顯性遺傳多系統(tǒng)異常（multisystemdisorder）差別迥異的表型（highlyvariablephenotypes）遺傳性早發(fā)

（Anticipation）肌強(qiáng)直無力，張力減退（Myotonia/muscleweakness/

Hypotonia）發(fā)育異常和智力缺陷（Developmentalabnormalities/mentalhandicap）有兩種類型DM1/DM231三核苷酸重復(fù)與人類疾病基因定位于19q1312，以肌強(qiáng)直和進(jìn)1.DM基因編碼一種周期性依賴ATP絲氨酸、蘇氨酸蛋白激酶.2.在該基因的3′端非翻譯區(qū)含CTG三核苷酸重復(fù)3.正常人此序列高度多態(tài),含重復(fù)5～27次，而DM患者此序列重復(fù)50次以上強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不良機(jī)制

【Myotonicdystrophy(DM)】321.DM基因編碼一種周期性依賴ATP絲氨強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不良機(jī)制

【Myotonicdystrophy(DM)】CTG重復(fù)在3‘-UTR區(qū)域33強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不良機(jī)制

【Myotonicdystroph強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不良分子機(jī)制

【Myotonicdystrophy(DM)】34強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不良分子機(jī)制

【Myotonicdystro三核苷酸重復(fù)在編碼區(qū)

（Repeatsincodingsequences）三核苷酸重復(fù)在基因編碼區(qū)域，常見有七種遺傳病，經(jīng)常表現(xiàn)為多聚谷氨酸束（codeforpolyglutaminetracts）35三核苷酸重復(fù)在編碼區(qū)

（Repeatsincoding脊髓小腦性共濟(jì)失調(diào)

Spinocerebellarataxia(SCA)

36脊髓小腦性共濟(jì)失調(diào)36三核苷酸重復(fù)與人類疾病常染色體顯性遺傳，SCA存在遺傳異質(zhì)性,經(jīng)連鎖分析定位SCA1(6p22223)、SCA2(12q2322411)、SCA3/JD(14q241323212)、SCA4(16q242qter)