Цели и задачи генетического клонирования
В современной медицинской практике технологии клонирования ДНК открывают широкие возможности для анализа генома человека. Главные векторы развития включают:
- Генетическое картирование — составление подробной генетической карты организма.
- Установление хромосомной локализации дефектов, приводящих к патологиям.
- Пренатальную диагностику тяжелых наследственных заболеваний до рождения ребенка.
Благодаря этим подходам ученые точно определили хромосомную прописку многих тяжелых болезней, таких как серповидно-клеточная анемия, фенилкетонурия и миодистрофия Дюшенна.
Метод полиморфизма длины рестрикционных фрагментов (ПДРФ)
Фундаментом метода ПДРФ служат изменения первичной структуры ДНК, возникающие в результате различных мутаций (точечных замен, выпадений-делеций или вставок дополнительных нуклеотидов).
Механизм действия заключается в том, что любые перестройки первичной последовательности неизбежно сдвигают, уничтожают или создают новые сайты рестрикции. При обработке биоматериала ферментами-рестриктазами мутантная ДНК разрезается на фрагменты, размер которых существенно отличается от длины фрагментов ДНК здорового человека.
На практике феномен ПДРФ активно используется для обследования пациентов на скрытое носительство патологических генов. Например, метод позволяет надежно идентифицировать гетерозиготных родителей в семьях с высоким риском передачи потомству серповидно-клеточной анемии.
Анализ с помощью аллель-специфических проб
Еще один мощный инструмент молекулярной диагностики — использование синтетических коротких олигодезоксинуклеотидов, выступающих в роли зондов. Для визуализации результатов эти молекулы метят изотопом P³².
Процедура тестирования требует подготовки двух типов зондов:
- Зонд, содержащий нормальную (неизмененную) нуклеотидную последовательность.
- Зонд, комплементарный ДНК-последовательности с искомой мутацией.
В ходе анализа генетический материал пациента проверяют с помощью этих специфических молекул. Гибридизация пробы с определенным зондом позволяет сделать однозначный вывод о наличии или отсутствии конкретной генетической поломки.
Генетический полиморфизм и клинические проявления
Индивидуальные реакции человека на факторы внешней среды (диету, токсины, медикаменты, инфекционные агенты) обусловлены множественным генетическим полиморфизмом. В первую очередь это касается различных изоформ ферментов детоксикации.
Клинические примеры полиморфизма:
- Непереносимость лактозы: генетически обусловленная неспособность расщеплять и усваивать свежее молоко.
- Чувствительность к алкоголю: выраженные этнические различия (в частности, у лиц монголоидной расы), связанные с мутациями в гене фермента алкогольдегидрогеназы.
- Чувствительность к соланину: токсичный гликозид из клубней зеленого картофеля ингибирует фермент псевдохолинэстеразу, реакция на токсин зависит от генетического варианта этого фермента.
Наследственная предрасположенность Множественный полиморфизм рецепторов, ферментов детоксикации и белков-регуляторов клеточного цикла лежит в основе семейной предрасположенности к ряду мультифакториальных патологий. К ним относятся сахарный диабет, атеросклероз, онкологические процессы, психические отклонения, а также болезни легких, сердца и почек. Важно отметить, что генетическая предрасположенность реализуется и проявляется клинически только при воздействии определенных условий окружающей среды.
Для быстрого запоминания локализации патологий: Дюшенн — 10 (Д-Д, созвучно), Анемия (серповидно-клеточная) — 11 (две единицы как две серповидные клетки), Фенилкетонурия — 12 (Ф-12).
Вопросы с занятий и экзамена
На изменении какой структуры основан метод ПДРФ?
Метод ПДРФ базируется исключительно на изменении первичной структуры ДНК, вызванной вставками, делециями или заменами нуклеотидов.
Почему некоторые люди остро реагируют на позеленевший картофель?
В зеленом картофеле содержится гликозид соланин, который ингибирует фермент псевдохолинэстеразу. Чувствительность зависит от генетического полиморфизма этого фермента.
Обязательно ли разовьется мультифакториальное заболевание при наличии предрасположенности?
Нет. Наследственная предрасположенность (полиморфизм ферментов и рецепторов) реализуется в болезнь только при воздействии специфических факторов окружающей среды.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы действия ферментов-рестриктаз в формировании рестрикционных фрагментов
- Молекулярные основы синтеза и гибридизации аллель-специфических зондов
- Роль полиморфизма белков-регуляторов клеточного цикла в онкогенезе
- Фармакогенетика: влияние изоформ ферментов детоксикации на метаболизм лекарств
- Этнические генетические особенности ферментных систем (на примере алкогольдегидрогеназы)
Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «ДНК-диагностика» и ещё 3 574 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Матричные биосинтезы»
Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.