（實(shí)用課件）-各種疾病的分子基礎(chǔ)

1、【醫(yī)學(xué)ppt課件】 各種疾病的分子基礎(chǔ)【醫(yī)學(xué)ppt課件】 各種疾病的分子基礎(chǔ)（實(shí)用課件）-各種疾病的分子基礎(chǔ)（實(shí)用課件）-各種疾病的分子基礎(chǔ)黑人族群發(fā)病率1/500的鐮刀細(xì)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(guò)微血管循環(huán)阻塞-引起內(nèi)臟損傷瘧疾流行區(qū)高達(dá)1/12，這可能是演化的結(jié)果治療的契機(jī).黑人族群發(fā)病率1/500的鐮刀細(xì)胞貧血（實(shí)用課件）-各種疾病的分子基礎(chǔ)（實(shí)用課件）-各種疾病的分子基礎(chǔ)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(diǎn)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(yīng)，形成T男生機(jī)率較高（因精子DN

7、A高度甲基化）1/3凝血因子8號(hào)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(jìn)行新陳代謝之酵素。G6PD缺乏時(shí)，若身體接觸到具氧化性的特定物質(zhì)或服用了這類(lèi)藥物，紅血球就容易被破壞而發(fā)生急性溶血反應(yīng)臺(tái)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(diǎn)hot spot內(nèi)含子intro：一般較能容忍突變而沒(méi)有明顯影響果蠅與mRMA剪接的突變會(huì)造成疾病的發(fā)生缺失、插入、重複少數(shù)幾個(gè)鹼基大片段的鹼基a地中海貧血：同源序列的錯(cuò)配和不等互換減數(shù)分裂I期，

8、同源染色體互換時(shí)，相鄰的一段重複序列發(fā)生錯(cuò)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(fèi)城染色體22號(hào)染色體BCR基因3端與9號(hào)染色體ABL 5端融合內(nèi)含子intro：一般較能容忍突變而沒(méi)有明顯影響參考資料：/hemoglb.htm 參考資料：/hemoglb.ht（實(shí)用課件）-各種疾病的分子基礎(chǔ)（實(shí)用課件）-各種疾病的分子基礎(chǔ)倒位凝血因子8號(hào)的5端有兩個(gè)反向重複序列，若此序列發(fā)生互換，使其序列顛倒，基因會(huì)失去功能三鹼基的不穩(wěn)定突變數(shù)量的變異會(huì)引起某些遺傳疾病杭丁頓舞蹈癥因?yàn)镠untingtin蛋白末端三個(gè)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(gè)exon第一個(gè)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(gè)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(shí)用課件）-各種疾病

10、的分子基礎(chǔ)（實(shí)用課件）-各種疾病的分子基礎(chǔ)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(qiáng)直癥佛萊德雷運(yùn)動(dòng)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(lèi)碼中文名稱(chēng)01胺基酸/有機(jī)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(jiàn)疾病基金會(huì)網(wǎng)站對(duì)罕見(jiàn)疾病的分類(lèi)分類(lèi)碼中文名稱(chēng)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(xì)胞增生(瘤)16外觀異常17染

11、色體異常18其他未分類(lèi)或不明原因分類(lèi)碼中文名稱(chēng)01胺基酸/有機(jī)酸代謝異常02先天性尿素循環(huán)代大部分的突變都沒(méi)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(biāo)記的基礎(chǔ)RFLP限制片段長(zhǎng)度多型性 RFLP, restriction fragment length polymorphism DNA序列的變化，造成限制酶切點(diǎn)的改變突變點(diǎn)造成限制酶切點(diǎn)破壞或增加，造成切出的DNA長(zhǎng)短不同，出現(xiàn)了長(zhǎng)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(gè)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(shè)計(jì)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(méi)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(chēng)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(jìn)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(shí)通常檢查13處的STR基因位(可擴(kuò)增至25)這些基因位為美國(guó)聯(lián)邦調(diào)查局為防治犯罪，建立資料庫(kù)時(shí)所使用的，亦稱(chēng)

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(shí)用課件）-各種疾病的分子基礎(chǔ)連鎖分析linkage analysis：DNA多型性的應(yīng)用研究染色體上未知基因，藉由相鄰的基因來(lái)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(dāng)作標(biāo)記來(lái)判讀同源染色體的交換可能會(huì)影響到標(biāo)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(duì)偶基因家族中稀少的對(duì)偶基因連鎖分析linkage analysis：DNA多型性的應(yīng)用

14、需有血緣關(guān)係容易做，家族樣本大。例如：冰島全民基因庫(kù)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(biāo)記致病基因連鎖分析，縮短基因搜尋範(fàn)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(dòng)脈粥狀硬化、腫瘤需有血緣關(guān)係容易做，家族樣本大。例如：冰島全民基因庫(kù)（實(shí)用課件）-各種疾病的分子基礎(chǔ)DNA質(zhì)與量上的偵測(cè)質(zhì)的偵測(cè)：DNA序列上的突變或差異量的偵測(cè)：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(yīng)PCR分子診斷技術(shù)簡(jiǎn)介DNA質(zhì)與量上的偵測(cè)分子診斷技術(shù)簡(jiǎn)介限制酶restriction enzyme原核生物所產(chǎn)生保

15、護(hù)原核生物免於外來(lái)DNA感染1970 Johns Hopkins Hamiton Smith所分離辨識(shí)DNA上特定的核苷酸序列雙股DNA 4-8個(gè)核苷酸雙股序列相同，方向相反， 稱(chēng)迴文序列palindromic sequence命名法：Hind III （Haemophilus infuenzae）第一個(gè)字母細(xì)菌的屬名genus第二、三字母細(xì)菌的種名species第四個(gè)字母細(xì)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(shí)用課件）-各種疾病的分子基礎(chǔ)核酸分子雜交cDNA基因庫(kù)（文庫(kù)）抽取mRNA，再反轉(zhuǎn)錄成cDNA (互補(bǔ)DNA, complementary DNA)，把cDNA複製成雙股的DNA，再將DNA選殖到載體系統(tǒng)來(lái)自mRNA，為細(xì)胞中當(dāng)時(shí)能表達(dá)的基因都是編碼序列，不含內(nèi)含子或重複序列基因庫(kù)中的序列片段為隨機(jī)，需要多少DNA片段才能涵蓋整個(gè)基因組？核酸分子雜交篩到基因的機(jī)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(gè)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(jī)率篩到基因的機(jī)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(gè)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(jī)率（原核生物為例）南方墨點(diǎn)轉(zhuǎn)印法Southern blotting1975 Edwin Southern發(fā)明利用鹼基互補(bǔ)的原則南方墨點(diǎn)轉(zhuǎn)印法Southern blotting北方墨點(diǎn)轉(zhuǎn)印法Northern blotting1977 Alwine修改southern blotting發(fā)展出來(lái)也是利用DNA-RNA互補(bǔ)的原則北方墨點(diǎn)轉(zhuǎn)印法Northern blotting西方墨點(diǎn)法Western blotting免疫墨點(diǎn)法偵測(cè)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(diǎn)法Western blotting免疫墨點(diǎn)法SDS-聚合酶鏈鎖反應(yīng)(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