Строение генома человека и генетические заболевания
реклама
Строение генома человека и генетические заболевания Геном человека Длина одного генома ~ 2 м Кариотип Кариотип Пример: хромосома 22 Компоненты генома Компоненты генома Белок кодирующие гены Геном человека • Ядерный • Митохондриальный Митохондриальный геном Сравнение ядерного и митохондриального геномов Статистика по геному Статистика по геному (продолжение) Сегментные дупликации -широко распространены в геноме человека Расположение генов Гены, кодирующие РНК Семейства генов могут объединяться в кластеры Семейства генов Повторы в геноме человека Транспозоны Лишь малая часть транспозонов человека способна к перемещению LINE-1 Alu-повторы Alu-повторы характерны для приматов, занимают около 10% генома человека Патогенные варианты в ДНК • Однонуклеотидные (SNP) – – – – – Миссенс мутации Нонсенс мутации Мутации сплайсинга Сдвиг рамки считывания Мутации, влияющие на экспрессию • Короткие инсерции/делеции – Вариации количества повторов • Крупные перестройки – Делеции/дупликации генов, участков хромосом – Структурные перестройки • Эпигенетические варианты SNP Craig Venter Индивидуальный геном: • 3,2 миллиона SNP • 290 000 гетерозиготных инсерций/делеций (от 1 до 571 нуклеотидов) • 559 000 гомозиготных инсерций/делеций (от 1 до 82 711 нуклеотидов) • 90 крупных инверсий • 62 крупных CNV Серповидноклеточная анемия (миссенс мутация) Нонсенс мутации Мутации сплайсинга Сдвиг рамки считывания SNP в геноме объединяются в гаплотипы SNP в геноме объединяются в гаплотипы Вариации количества повторов Микросателлиты – 1-4 нуклеотида Минисателлиты – 10-50 нуклеотидов Болезнь Хантингтона Дупликации / делеции генов Альфа-талассемия CNV (copy number variations) Положение SNP и CNV SNP CNV Крупные перестройки Cancer genome Мутации (по эффекту на функцию гена) • loss-of-function – продукт теряет функцию • gain-of-function – продукт приобретает (усиливает) функцию Мутации loss-of-function Генетическое тестирование • Анализ определенных (известных) вариантов • Поиск мутаций (в гене, во всем геноме) ПЦР Болезнь Хантингтона Полиморфизм длин рестрикционных фрагментов Аллель-специфичная ПЦР Лигирование олигонуклеотидных зондов Гибридизация со специфичными зондами Секвенирование Гетеродуплекснай анализ (для поиска гетерозиготных вариантов) Анализ структуры белка SNP-microarray 23andMe Next-generation sequencing • Таргетное секвенирование • Экзомное секвенирование • Полногеномное секвенирование Cell-free fetal DNA В крови матери с 5 недели беременности 3-6% внеклеточной ДНК – ДНК плода Применение: • • • • • Определение пола Резус статус плода Трисомии Анализ различных мутаций Полногеномное секвенирование в будущем Высокочувствительные методы: • Real-time PCR • Масс-спектрометрия • Секвенирование Сложности: • Низкая концентрация внеклеточной ДНК в крови • Малая доля ДНК плода в пуле внеклеточной ДНК • 50% идентичности ДНК плода и матери FISH (хромосомные перестройки) GWAS Genome Wide Assiciation Study - масштабный поиск ассоциаций генотипа с заболеванием Manhattan Plot Муковисцидоз Моногенное, аутосомнорецессивное заболевание. Обнаружено более 1500 мутаций. Фармакогенетика Индивидуальный ответ организма на лекарственные препараты может определяться генотипом
