Polimorfismul genetic: ce este? Polimorfismul - ce este? Polimorfismul genetic.

) două sau mai multe forme ereditare diferite care se află în echilibru dinamic pe parcursul mai multor și chiar mai multor generații. Cel mai adesea, G. p. este cauzată fie de presiuni și vectori (orientare) variați de selecție în condiții diferite (de exemplu, în diferite anotimpuri), fie de viabilitatea relativă crescută a heterozigoților (vezi Heterozigot). Unul dintre tipurile de polimorfism, polimorfismul echilibrat, se caracterizează printr-un raport optim constant al formelor polimorfe, abaterea de la care este nefavorabilă speciei și se reglează automat (se stabilește raportul optim al formelor). Majoritatea genelor sunt într-o stare de G. p. echilibrată la oameni și animale. Există mai multe forme de G. p., a căror analiză face posibilă determinarea efectului selecției în populațiile naturale.

Lit.: Timofeev-Resovsky N. V., Svirezhev Yu. M., Despre polimorfismul genetic în populații, „Genetica”, 1967, nr. 10.

Marea Enciclopedie Sovietică. - M.: Enciclopedia Sovietică. 1969-1978 .

Vedeți ce este „polimorfismul genetic” în alte dicționare:

polimorfism genetic- Existența pe termen lung într-o populație de două sau mai multe genotipuri, ale căror frecvențe depășesc semnificativ probabilitatea de apariție a mutațiilor repetate corespunzătoare. [Arefiev V.A., Lisovenko L.A. Dicționar explicativ englez rus al termenilor genetici ...... Manualul Traducătorului Tehnic

Polimorfism genetic polimorfism genetic. Existență pe termen lung într-o populație de două sau mai multe genotipuri, ale căror frecvențe depășesc semnificativ probabilitatea apariției mutațiilor repetate corespunzătoare. (Sursa: „Engleză rusă sensibilă ......

polimorfism genetic- genetinis polimorfizmas statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Genetiškai skirtingų dviejų ar daugiau vienos rūšies formų egzistavimas populiacijoje, kurio negalima laikyti pasikartojančiomis mutacijomis. atitikmenys: engl. genetica... Ekologijos terminų aiskinamasis žodynas

polimorfism genetic- genetinis polimorfizmas statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Ilgalaikis buvimas populiacijoje dviejų ar daugiau genotipų, kurių dažnumas labai viršija pasikartojančių mutacijų radimosi tikimybę. atitikmenys: engl. polimorfism genetic... Žemės ūkio augalų selekcijos și sėklininkystės terminų žodynas

Polimorfismul genetic- existența pe termen lung într-o populație de două sau mai multe genotipuri, ale căror frecvențe depășesc semnificativ probabilitatea apariției mutațiilor repetate corespunzătoare ... Dicţionar de psihogenetică

Polimorfism în biologie, prezența într-o singură specie a indivizilor care sunt foarte diferiți ca aspect și nu au forme de tranziție. Dacă există două astfel de forme, fenomenul se numește dimorfism (un caz special este dimorfismul sexual). P. include o diferență de aspect ......

I Polimorfismul (din grecescul polymorphos divers) în fizică, mineralogie, chimie, capacitatea anumitor substanțe de a exista în stări cu structuri cristaline atomice diferite. Fiecare dintre aceste stări (faze termodinamice), ... ... Marea Enciclopedie Sovietică

Polimorfism unic al evenimentului polimorfismul evenimentului unic/UEP în genealogie ADN înseamnă un marker genetic corespunzător unei mutații extrem de rare. Se crede că toți purtătorii unei astfel de mutații o moștenesc de la ...... Wikipedia

Variabilitatea discontinuă pentru alelele omoloage ale aceluiași locus al genei pe care se bazează stabilitatea populației. Sensibilitatea organismelor la diferiți factori de mediu este diferențiată, determinată genotipic, ...... Dicționar ecologic

polimorfism polimorfism. Existența într-un grup încrucișat (într-o populație) de indivizi diferiți genetic; P. poate avea un caracter non-genetic (modificare), de exemplu, în funcție de densitatea populației (vezi. ) … Biologie moleculară și genetică. Dicţionar.

Se obișnuiește să se numească genele polimorfe care sunt reprezentate într-o populație de mai multe soiuri - alele, care determină diversitatea trăsăturilor în cadrul unei specii.

Polimorfismul genetic (Gr. genetikos- legat de naștere, origine; greacă polis- multe și morfe- aspect, formă, imagine) - o varietate de frecvențe alelelor homozigoților. Diferențele dintre alelele aceleiași gene, de regulă, constă în variații minore ale codului său „genetic”. O pondere mare în polimorfismul genetic este realizată de substituțiile unei nucleotide cu alta și de modificări ale numărului de fragmente repetitive de ADN care apar în toate elementele structurale ale genomului: exoni, introni, regiuni reglatoare etc. Scara polimorfismului genetic la om. este de așa natură încât între secvențele de ADN doi oameni, cu excepția cazului în care sunt gemeni identici, există milioane de diferențe. Aceste diferențe se încadrează în patru categorii principale:

a) neexprimat fenotipic (de exemplu, regiunile ADN polimorfe utilizate pentru a identifica o persoană prin metode genetice moleculare);

b) provoacă diferențe fenotipice (de exemplu, în culoarea părului sau înălțimea) dar nu predispoziție la boală;

c) joacă un rol în patogeneza bolii (de exemplu, în bolile poligenice);

d) joacă un rol major în dezvoltarea bolii (de exemplu, în bolile monogenice).

Deși majoritatea polimorfismelor cunoscute sunt exprimate fie în substituții unice de nucleotide, fie într-o modificare a numărului de fragmente repetate de ADN, cu toate acestea, variațiile care afectează fragmentele codificatoare ale genelor și care afectează secvența de aminoacizi a produselor lor sunt relativ rare și nu sunt legate. la problema specifică analizată, pentru care în primul rând, sunt importante posibilele consecințe ale polimorfismului nitronelor și secvențelor necodante 5’-terminale.Analiza acestui fenomen depinde în mare măsură de cât de variabile sunt funcțiile intrinseci ale proteinei codificate. de diferite alele sunt, ceea ce este valabil și pentru enzimele de formare și metabolizare a hormonilor steroizi, despre care se vor discuta în continuare.

Se spune că un locus este polimorf dacă două sau mai multe alele ale acelui locus există într-o populație. Cu toate acestea, dacă una dintre alele are o frecvență foarte mare, să zicem 0,99 sau mai mult, atunci există o probabilitate mare ca nicio altă alele să nu fie prezentă într-o probă extrasă dintr-o populație, cu excepția cazului în care acea probă este foarte mare. Astfel, un locus este de obicei definit ca polimorf dacă frecvența celei mai frecvente alele este mai mică de 0,99. O astfel de împărțire este foarte condiționată, iar alte criterii pentru polimorfism pot fi găsite în literatură.

Una dintre cele mai simple moduri de a măsura gradul de polimorfism într-o populație este de a calcula raportul mediu al locilor polimorfi și de a împărți numărul lor total la numărul total de loci din eșantion. Desigur, o astfel de măsură depinde în mare măsură de numărul de indivizi studiati. Un indicator mai precis al variabilității genetice în cadrul unei populații este HETEROSIGOSIGOSITATEA MEDIA AȘTEPTată sau DIVERSITATEA GENĂ. Această valoare poate fi obținută direct din frecvențele genelor și este mult mai puțin afectată de efectele erorii de eșantionare. Diversitatea genelor la un loc dat este definită după cum urmează:

M h = 1 - SUMA x i * i=1 unde SUMA este suma, x i este frecvența alelei i și m este numărul total de alele ale locului dat.

Pentru orice locus, h este probabilitatea ca două alele selectate aleatoriu într-o populație să fie diferite una de cealaltă. Media pentru toate h pentru fiecare locus studiat, H, poate fi utilizată ca o estimare a gradului de variabilitate genetică în cadrul unei populații.

Gradele de diversitate genetică h și H au fost utilizate pe scară largă pentru datele electroforetice și ale enzimelor de restricție. Cu toate acestea, ele pot să nu fie întotdeauna potrivite pentru datele obținute din studiul secvențelor ADN, deoarece gradul de diversitate la nivel de ADN este extrem de ridicat. În special atunci când sunt luate în considerare secvențele lungi, este probabil ca fiecare să difere de alte secvențe în una sau mai multe nucleotide. Atunci atât h, cât și H vor fi aproape de 1 și, prin urmare, nu vor diferi între loci sau populații, fiind astfel neinformative.

Când se lucrează cu ADN, o măsură mai acceptabilă a polimorfismului într-o populație este numărul mediu de substituții de nucleotide pe poziție între două secvențe selectate aleatoriu. Această evaluare se numește diversitatea nucleotidelor (Nei M., Li W.-H., 1979) și se notează cu p:

P = SUMA (x * x * p) i,j i j ij unde x i și x j sunt frecvențele secvențelor de tipul i-lea și j-lea, iar p ij este proporția diferențelor de nucleotide dintre i-lea și j -lele tipuri de secvențe.

În prezent, există mai multe lucrări privind studiul diversității nucleotidelor la nivelul secvențelor de ADN. Un astfel de lucru a fost realizat pentru locusul care codifică D. melanogaster alcool dehidrogenază (Adh) (Nei M., 1987).

Au fost studiate 11 secvențe cu o lungime de 2,379 nucleotide. Ignorând delețiile și inserțiile, au fost identificate nouă alele diferite, dintre care una era reprezentată de trei, iar celelalte opt de o secvență. Astfel, frecvențele x 1 - x 8 au fost egale cu 1/11, iar x 9 = 3/11. Patruzeci și trei de poziții erau polimorfe. În primul rând, au fost calculate proporțiile diferențelor de nucleotide pentru fiecare pereche de secvențe, prezentate în tabel:

De exemplu, alelele 1-S și 2-S au diferit în trei poziții din 2,379, prin urmare n 12 = 0,13%. Valoarea lui n obținută folosind formula 3.20 s-a dovedit a fi 0,007.

Polimorfismul genetic și bolile ereditare.

În 1902, Garrod a sugerat că tulburările metabolice, cum ar fi alcaptonuria, sunt expresia extremă a individualității chimice a organismului. Adevărata amploare a diversității genetice a devenit evidentă pentru prima dată când electroforeza extractului celular (fără purificare prealabilă a enzimelor) a arătat existența mai multor izoforme structurale pentru multe proteine. Prezența izoformelor se datorează existenței mai multor variante de gene (alele) ale acestei proteine ​​în populație. Alelele au o localizare identică în cromozomii omologi.

Cele mai multe gene din fiecare organism sunt reprezentate de două alele, una moștenită de la tată și cealaltă de la mamă. Dacă ambele alele sunt identice, atunci organismul este considerat homozigot, dacă este diferit - heterozigot.

În cursul evoluției, au apărut diferite alele ca urmare a mutațiilor de la o singură alele precursoare, cel mai adesea ele diferă unele de altele prin înlocuirea unei nucleotide (mutații missens). De obicei, proteinele codificate de diferite alele ale aceleiași gene au aceleași proprietăți funcționale, adică substituția de aminoacizi este neutră sau aproape neutră din punct de vedere al selecției naturale.

Prezența anumitor alele este adesea apreciată pe baza unei analize a secvenței de aminoacizi a proteinelor corespunzătoare. Pentru multe gene (de exemplu, gena pentru lanțul beta al globinei), este posibilă izolarea alelei normale - cea mai comună în populație, care apare mult mai des decât altele. Uneori, printre alele nu există una care ar putea fi considerată normală. Polimorfismul extrem de ridicat este caracteristic, de exemplu, genei apoproteinei (a) și genei lanțului alfa haptoglobinei. O genă este considerată polimorfă dacă alela sa cea mai comună apare la mai puțin de 99% dintre oameni. Această definiție reflectă doar prevalența diferitelor alele, nu diferențele lor funcționale.

Conceptul de polimorfism sa extins odată cu descoperirea variabilității extraordinare a secvențelor de ADN. În genomul diferiților oameni, 1 din 100-200 de perechi de baze diferă; aceasta este în concordanță cu heterozigozitatea la 1 din 250-500 perechi de baze. Metodele moderne fac posibilă identificarea substituțiilor de nucleotide individuale în regiunile codificatoare, care pot fi lipsite de sens sau pot provoca o modificare a secvenței de aminoacizi. Polimorfismul ADN este și mai pronunțat în regiunile necodante ale genomului, a căror influență asupra expresiei genelor este mică sau inexistentă.

Pe lângă înlocuirea nucleotidelor individuale, polimorfismul ADN se bazează pe inserții, ștergeri și modificări ale numărului de repetări în tandem. Există repetări în tandem (lungi) care variază ca număr (ADN minisatelit) și repetări în tandem scurte (tetra-, tri-, di- sau mononucleotide) (ADN microsatelit).

Amploarea polimorfismului ADN este de așa natură încât există milioane de diferențe între secvențele ADN a două persoane, cu excepția cazului în care sunt gemeni identici. Aceste diferențe se încadrează în patru mari categorii:

Fenotipic neexprimat (de exemplu, secțiuni de ADN polimorf utilizate pentru a identifica o persoană prin metode genetice moleculare);

Cauzează diferențe fenotipice (de exemplu, în culoarea părului sau înălțimea), dar nu predispune la boală;

Jucând un anumit rol în patogeneza bolii (de exemplu, în bolile poligenice);

Jucând un rol major în dezvoltarea bolii (de exemplu, cu

Polimorfismele nu sunt o cauză directă și obligatorie a dezvoltării bolii, dar pot determina un risc mai mare sau mai mic de dezvoltare a acesteia sub influența diverșilor factori externi.

Prin urmare, în prezența polimorfismelor, aceștia informează despre riscul crescut de dezvoltare a bolii în cazul purtării heterozigote sau homozigote a polimorfismului. Riscul de a dezvolta o boală este măsurat prin raportul de cote OR (odds ratio).
În Europa, se efectuează oficial testarea genetică clinică a mutațiilor genelor: FV (Leiden), F2 (protrombină), PAI-1, MTHFR.

Mutație Leiden 1691 G->A factor de coagulare V (F5)

Fiziologie și genetică. Factorul de coagulare V sau factorul de coagulare V este un cofactor proteic în formarea trombinei din protrombină. Polimorfismul G1691A Leiden (substituția de aminoacizi Arg (R) -> Gln (Q) la poziția 506, cunoscută și sub numele de „mutația Leiden” sau „Leiden”) este un indicator al riscului de apariție a trombozei venoase. Această mutație punctuală (nucleotidă unică) a genei care codifică factorul V al coagulării sângelui conferă rezistență formei active a factorului V la acțiunea degradantă a unei enzime de reglare specializate, proteina C, care duce la hipercoagulabilitate. În consecință, crește riscul apariției cheagurilor de sânge. Prevalența mutației în populațiile de tip european este de 2-6%.

Risc de tromboză venoasă profundă(TVP): de 7 ori mai mare la purtătorii heterozigoți ai mutației Leiden a genei F5 Arg506Gln și de 80 de ori mai mare la homozigoți. Factorii suplimentari care influențează dezvoltarea TVP pot fi împărțiți în 3 grupuri.

La primul Un grup de factori include o schimbare a statusului hormonal:

Utilizarea contraceptivelor orale crește în plus riscul de apariție a TVP de 30 de ori la heterozigoți, de 100 de ori la purtători homozigoți.

Sarcina - de 16 ori riscul de TVP.

Terapia de substituție hormonală - de 2-4 ori crește riscurile.

Co. al doilea un grup de factori includ afectarea vasculară:

Cateterismul venos central crește riscul de TVP de 2-3 ori

Intervenții chirurgicale - de 13 ori.

La al treilea un grup de factori include imobilitatea: repaus la pat și zboruri lungi în aer. Aici se remarcă doar o creștere a riscului, dar statisticile ar trebui să fie mai complete:

Bolile infecțioase și oncologice cresc, de asemenea, riscul de apariție a TVP. Riscul de accident vascular cerebral ischemic la femeile cu vârsta cuprinsă între 18-49 de ani cu mutația Leiden crește de 2,6 ori și crește de 11,2 ori atunci când iau contraceptive orale.

date clinice. Prezența mutației Leiden crește probabilitatea de a dezvolta o serie de complicații ale sarcinii:

Avort spontan în stadiile incipiente (riscul crește de 3 ori),

Întârzieri în dezvoltarea fătului

Toxicoza tardiva (gestoza),

Insuficiență fetoplacentară.

O tendință crescută la formarea de trombi poate duce la tromboembolism arterial, infarct miocardic și accident vascular cerebral. Prezența mutației Leiden crește riscul de tromboză venoasă primară și recurentă de cel puțin 3-6 ori.

Următoarele exemple ilustrează asocierea mutației cu diferite tipuri de tromboză și alte boli cardiovasculare.

Un studiu pe mai mult de 300 de pacienți cu tromboembolism venos (TEV) a fost efectuat pe o perioadă de 8 ani în mai multe centre, timp în care a fost găsit un risc de 3,7 ori mai mare de TEV în prezența mutației Leiden. Într-un alt studiu, pacienții cu tromboembolism venos au fost studiati timp de 68 de luni. În acest timp, 14% dintre pacienți au suferit un TEV recurent. Mutația factorului V Leiden are ca rezultat o creștere de patru ori a riscului de TEV recurent. Terapia anticoagulante mai lungă este recomandată la pacienții cu TEV cu mutația Leiden, comparativ cu pacienții cu factor V normal.
Trebuie remarcat faptul că riscul de apariție a trombozei venoase crește semnificativ (creștere de 8 ori) dacă pacientul, pe lângă mutația factorului V Leiden, are și o mutație T a polimorfismului C677T al genei metiltetrahidrofolat reductazei.

Unul dintre cele mai periculoase complicații contraceptivele hormonale sunt tromboza și tromboembolismul. Multe femei cu aceste complicații sunt purtătoare heterozigote ale mutației Leiden (genotip G/A). Pe fondul luării contraceptivelor hormonale, riscul de tromboză este crescut de 6-9 ori. Femeile care folosesc contraceptive hormonale și au o mutație Leiden homozigotă (genotip A/A) au de peste 30 de ori mai multe șanse de a dezvolta tromboză sinusală cerebrală (TCS) decât femeile care nu au această mutație.

Au fost rezumate datele finale ale studiului Women's Health Initiative Estrogen Plus Progestin privind incidența trombozei venoase în timpul terapiei de substituție hormonală (HRT). Studiul a implicat 16.608 femei în postmenopauză cu vârsta cuprinsă între 50 și 79 de ani, care au fost urmărite între 1993 și 1998. în termen de 5 ani. Prezența mutației Leiden a crescut riscul de tromboză în terapia de substituție hormonală estrogen-progestativ de aproape 7 ori comparativ cu femeile fără această mutație. Prezența altor mutații genetice (protrombină 20210A, metilentetrahidrofolat reductază C677T, factor XIII Val34Leu, PAI-1 4G/5G, factor V HR2) nu a afectat relația dintre HRT și riscul de tromboză venoasă. O analiză a mai mult de zece studii independente a arătat că printre pacienții care au avut infarct miocardic înainte de vârsta de 55 de ani, prevalența mutației Leiden a fost semnificativ mai mare. Riscul mediu de a dezvolta infarct miocardic crește de 1,5 ori. Mai mult, mutația Leiden duce la o creștere de 2,8 ori a numărului de pacienți fără stenoză coronariană severă care dezvoltă infarct miocardic.

Polimorfismul 20210 G->A al protrombinei

Fiziologie și genetică. Protrombina (factorul de coagulare II sau F2) este una dintre componentele principale ale sistemului de coagulare a sângelui. În timpul clivajului enzimatic al protrombinei, se formează trombina. Această reacție este primul pas în formarea cheagurilor de sânge. Mutația genei protrombinei G20210A se caracterizează prin înlocuirea nucleotidei guaninei (G) cu nucleotidei adeninei (A) la poziția 20210. Datorită exprimării crescute a genei mutante, nivelul protrombinei poate fi de unu și jumătate până la doi. ori mai mare decât în ​​mod normal. Mutația este moștenită în mod autosomal dominant. Aceasta înseamnă că trombofilia apare chiar și la un purtător heterozigot al genei modificate (G/A).

Boli tromboembolice(TE) sunt cauzate de tulburări ale sistemului de coagulare a sângelui. Aceste tulburări duc și la boli cardiovasculare. Genotipul G/A este un indicator al riscului de tromboză și infarct miocardic. Când apare tromboza, mutația 20210A apare adesea în combinație cu mutația Leiden. Genotipul G/A poziția 20210 a genei protrombinei este un factor de risc pentru aceleași complicații asociate cu mutația Leiden.
Purtătorii heterozigoți ai genei sunt 2-3% dintre reprezentanții rasei europene.
Riscul de a dezvolta TVP la purtătorii alelei mutante (A) a genei F2 este crescut de 2,8 ori. Combinația dintre o mutație de protrombină cu o mutație Leiden crește și mai mult riscurile.
Conform recomandărilor pentru obstetricieni și ginecologi (Marea Britanie, 2000), analiza genetică clinică a FV și protrombinei 20210 este adecvată din cauza riscurilor diferite ale homozigoților și heterozigoților.

Distingeți între foarte ridicat, ridicat și mediu gradul de risc tromboza venoasa la femeile insarcinate:

- înalt gradul de risc la femeile cu antecedente individuale și familiale de tromboză și homozigote pentru mutația Leiden, mutația protrombină G20210A sau o combinație a acestor mutații. La astfel de pacienți li se prezintă tratament anticoagulant cu heparine cu greutate moleculară mică de la începutul până la mijlocul celui de-al doilea trimestru.

- Mediu gradul de risc la femeile cu antecedente familiale de tromboză și heterozigote pentru mutația Leiden sau mutația G20210A.În acest caz, terapia anticoagulante nu este indicată.

Indicații pentru analiză. Infarct miocardic, niveluri crescute de protrombină în sânge, istoric de boală tromboembolice, vârsta înaintată a pacientului, avort spontan, insuficiență fetoplacentară, moarte fetală intrauterină, toxicoză, întârziere de creștere a fătului, dezlipire placentară, pacienți care se pregătesc pentru operații abdominale majore (fibrom uterin, operație cezariană, chisturi ovariene etc.), fumatul.

Date clinice. Un studiu pe 500 de pacienți cu infarct miocardic și 500 de donatori sănătoși a arătat o creștere de peste cinci ori a riscului de infarct miocardic la pacienții cu genotipul 20210A mai tineri de 51 de ani. Analiza genetică a lotului de pacienți cu primul infarct miocardic (vârsta 18-44 de ani) a arătat că varianta 20210A apare de patru ori mai des decât în ​​grupul sănătos, ceea ce corespunde unei creșteri de 4 ori a riscului de infarct miocardic. Probabilitatea de atac de cord a fost deosebit de mare în prezența altor factori de risc pentru boli cardiovasculare. De exemplu, fumatul în prezența genotipului 20210A crește riscul de infarct miocardic de peste 40 de ori. Mutația 20210A este un factor de risc semnificativ pentru infarctul miocardic precoce.

Într-un studiu efectuat pe pacienți cu antecedente familiale de tromboză venoasă și un grup de control de donatori sănătoși, s-a constatat că mutația 20210A duce la o creștere de trei ori a riscului de tromboză venoasă. Riscul de tromboză crește pentru toate vârstele și pentru ambele sexe. Acest studiu a confirmat, de asemenea, o relație directă între prezența mutației 20210A și nivelurile crescute de protrombină din sânge.

În spitalele terapeutice, unde predomină pacienții cu boli cardiovasculare, TE sub formă de embolie pulmonară apare în 15-30% din cazuri. În multe cazuri, TE sunt cauza directă a decesului, în special la pacienții postoperatori și cu cancer. S-a stabilit că printre bolnavii de cancer în prezența TE, mortalitatea crește de câteva ori, în timp ce numărul TE depășește valorile medii. Motivele creșterii TE la pacienții cu cancer, probabil, ar trebui căutate în terapia în curs, în contradicție cu predispoziția genetică a pacientului. Acest lucru nu se aplică doar pacienților cu cancer. Conform rapoartelor post-mortem, 60% dintre pacienții care decedează în spitalele generale prezintă semne de boală tromboembolice.

Cunoașterea caracteristicilor genotipice ale pacientului va permite nu numai evaluarea riscului de apariție a unor afecțiuni care pun viața în pericol, ci și determinarea corectă a metodelor de prevenire și tratare a acestora, precum și posibilitatea utilizării anumitor medicamente.

Varianta termică A222V (677 C->T) a metilentetrahidrofolat reductază

Fiziologie și genetică. Metilentetrahidrofolat reductază (MTHFR) joacă un rol cheie în metabolismul acidului folic. Enzima catalizează reducerea 5,10-metilentetrahidrofolatului la 5-metiltetrahidrofolat. Aceasta din urmă este forma activă a acidului folic necesară pentru formarea metioninei din homocisteină și mai departe - S-adenosilmetionina, care joacă un rol cheie în procesul de metilare a ADN-ului. Deficiența de MTHFR promovează nu numai efecte teratogene (deteriorează fătul), ci și mutagene (deteriorează ADN-ul). În acest caz, are loc inactivarea multor gene celulare, inclusiv oncogene. Acesta este unul dintre motivele pentru care oncologii sunt interesați de variantele genetice ale MTHFR. Aminoacidul homocisteină este un intermediar în sinteza metioninei. Încălcările enzimei MTHFR duc la acumularea excesivă de homocisteină în plasma sanguină - hiperhomocisteinemie.

Gena MTHFR este localizată pe cromozomul 1p36.3. Se știe că aproximativ două duzini de mutații ale acestei gene perturbă funcția enzimei. Cea mai studiată mutație este o variantă în care citozina nucleotidă (C) la poziția 677 este înlocuită cu timidină (T), ceea ce are ca rezultat înlocuirea unui rest de aminoacid alanină cu un rest valină (poziția 222) la locul de legare a folatului . Un astfel de polimorfism MTHR este denumit mutație C677T. La indivizii homozigoți pentru această mutație (genotip T/T), se observă termolabilitatea MTHFR și o scădere a activității enzimatice la aproximativ 35% din valoarea medie. În general, în populația lumii, mutația 677T a genei MTHFR este destul de răspândită în rândul reprezentanților rasei europene (caucaziene). Frecvențele a două mutații majore (C677T și A1298C) au fost studiate în populația din SUA. Prezența T/T homozigotă a fost demonstrată la 10-16% dintre europeni și 10% dintre persoanele de origine spaniolă, iar purtătorii heterozigoți ai acestei gene au fost, respectiv, 56 și, respectiv, 52% dintre persoanele examinate, adică. prezenţa variantei 677T (genotipuri C/T sau T/T) a fost observată în 62-72% din cazuri. Rezultate similare au fost obținute pentru eșantioanele populației europene. Polimorfismul C677T este asociat cu cel puțin patru grupuri de boli multifactoriale: boli cardiovasculare, defecte fetale, adenom colorectal și cancer de sân și ovarian.

Indicații pentru analiză. Niveluri crescute de homocisteină din sânge (hiperhomocisteinemie), boli cardiovasculare (în special, boli coronariene (CHD) și infarct miocardic), ateroscleroză, aterotromboză. sindromul antifosfolipidic. Chimioterapia cancerului înainte sau în timpul sarcinii. Predispoziția familiei la complicații ale sarcinii care duc la malformații congenitale: defecte ale sistemului nervos al fătului, anencefalie, deformări ale scheletului facial (despicătură de palat, despicătură de buză), moarte prenatală a fătului. Polipoză intestinală, adenom colorectal cu consum de alcool, cancer rectal. Predispoziția familiei la cancer, prezența mutațiilor în genele BRCA. Displazia cervicală, în special în combinație cu infecții cu papilomavirus.

Date clinice. Defectele acestei gene conduc adesea la diferite boli cu o gamă largă de simptome clinice: retard mental și fizic, moarte prenatală sau defect fetal, boli cardiovasculare și neurodegenerative, diabet, cancer și altele. Purtătorii de heterozigoți C/T prezintă deficiență de acid folic în timpul sarcinii, ceea ce poate duce la defecte ale tubului neural la făt. Fumatul sporește efectul mutației. Purtătorii a două alele T/T (starea homozigotă) au un risc deosebit de mare de a dezvolta reacții adverse atunci când iau medicamente utilizate în chimioterapia cancerului.

Hiperhomocisteinemia (HH) este un factor de risc independent pentru ateroscleroză și aterotromboză (independent de hiperlipidemie, hipertensiune arterială, diabet zaharat etc.). S-a stabilit că 10% din riscul de a dezvolta ateroscleroză coronariană se datorează creșterii nivelului de homocisteină din plasma sanguină. Într-un studiu efectuat pe un grup de pacienți cu HH și un grup de donatori sănătoși, forma homozigotă 677T a fost găsită la 73% dintre pacienții cu HH și doar la 10% dintre donatorii sănătoși. Prezența formei homozigote 677T duce la o creștere de aproape 10 ori a riscului de HH. Pacienții cu HH au avut, de asemenea, niveluri mai scăzute de acid folic și vitamina B12, au consumat mai multă cafea și au fumat mai frecvent decât donatorii sănătoși. În mod normal, nivelul de homocisteină este de 5-15 µmol/l, un nivel moderat crescut este de 15-30 µmol/l. În HH severă, este posibilă o creștere de 40 de ori a nivelurilor de homocisteină. Cercetătorii atribuie cauza formelor severe de HH altor mutații și factori - o mutație homozigotă a genei Cb S, I278T și G307S sunt considerate cele mai frecvente, deși frecvența manifestării lor variază foarte mult în diferite țări, mult mai rar cauzele. de HH severă sunt genotipul MTHFR T/T, deficitul de metionin sintetază și activitatea afectată a metionin sintetazei din cauza tulburărilor genetice ale metabolismului vitaminei B12. Corectarea HH poate fi efectuată prin aportul de cofactori necesari pentru metabolismul homocisteinei (acid folic, vitaminele B12, B1 și B6 (caracteristici ale terapiei HH cu vitamine). La purtătorii genotipului T/T MTHFR, cu aportul optim de folat, nivelul de homocisteină este moderat crescut (până la 50%).Deși o combinație de 2,5 mg acid folic, 25 mg vitamina B6 și 250 mcg vitamina B12 pe zi este cunoscută pentru a reduce progresia aterosclerozei în HH severă ( măsurată prin placa carotidiană), rămâne de confirmat dacă terapia de scădere a homocisteinei previne complicațiile vasculare semnificative la persoanele cu HH moderată.

Importanța problemei HH este evidențiată de faptul că Departamentul de Sănătate al SUA în 1992 a recomandat femeilor care pot rămâne însărcinate să ia 400 de micrograme de acid folic pe zi. Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente solicită fortificarea cu acid folic în cereale la niveluri care pot furniza încă 100 de micrograme pe zi. Cu toate acestea, doza zilnică de acid folic necesară pentru a maximiza reducerea nivelurilor de homocisteină este de 400 mcg, astfel încât doze mai mari de suplimente de acid folic pot fi justificate.

Patogenia defectelor congenitale de tub neural include, în special, factori genetici și dietetici. Într-un studiu pe 40 de copii din sudul Italiei cu un defect congenital de tub neural și donatori sănătoși, s-a arătat că genotipul 677C în stare homozigotă (C/C) duce la o creștere de două ori a riscului de a dezvolta defecte, în timp ce mutantul homozigot T/T corespunde unei reduceri de aproape zece ori a riscului. Într-un studiu al unui eșantion din populația Irlandei (395 de pacienți și 848 de martori sănătoși), s-a constatat că apariția variantei T este crescută la pacienții cu un defect congenital de tub neural. Este dificil de spus dacă aceste rezultate contradictorii ale cercetării se datorează schimbărilor populației sau nu sunt luați în considerare alți factori de risc. Prin urmare, nu este încă posibil să se determine dacă varianta T este protectoare sau, dimpotrivă, un factor patogen pentru această boală. O creștere a frecvenței genotipului 677T a fost observată nu numai în toxicoza tardivă (preeclampsie), ci și în alte complicații ale sarcinii (desprinderea placentară, întârzierea creșterii fetale, moartea fetală prenatală). Combinația dintre mutația 677T cu alți factori de risc duce la o probabilitate crescută de avort spontan. La studierea relației dintre mutația 677T și bolile cardiovasculare, s-a constatat că mutația homozigotă 677T apare mult mai des la pacienții cu boli cardiovasculare decât la donatorii sănătoși. La pacienții tineri cu ischemie arterială, T/T homozigot apare de 1,2 ori mai des.

O analiză statistică a 40 de studii independente (meta-analiză) la pacienți cu boală coronariană, care rezumă datele privind 11162 de pacienți și 12758 donatori sănătoși, a arătat o creștere a riscului de a dezvolta boala coronariană de 1,16 ori în prezența homozigotului T/ T. Gradul scăzut de risc este asociat cu eterogenitatea eșantioanelor populației analizate. În studiul eșantioanelor omogene de populație (studii individuale, nu meta-analiză), estimările de risc sunt mult mai mari. Astfel, diferența de frecvență a homozigoților T/T la pacienți și la donatorii sănătoși a corespuns unei creșteri de 3 ori a riscului de boli cardiovasculare la o vârstă fragedă. Prezența mutației 677T în gena MTHFR la pacienții cu sindrom antifosfolipidic se corelează cu evoluția recurentă a trombozei.

S-a găsit o relație certă, deși complexă, între variantele MTHFR și dezvoltarea stărilor precanceroase și canceroase în regiunea colorectală. A fost studiat un grup semnificativ de pacienți cu polipoză a intestinului gros. Au fost determinate nivelurile de folat din eritrocite, împreună cu o evaluare a genotipului C/T MTHFR. Rezultatele anterioare au arătat o asociere între nivelurile scăzute de acid folic și riscul de a dezvolta adenomatoză. Analiza multivariată a arătat că fumatul, statutul de acid folic și genotipul MTHFR sunt componente semnificative ale unui risc ridicat de adenomatoză. Acest risc s-a dovedit a fi foarte mare la indivizii cu niveluri scăzute de acid folic și transportul alelei 677T în formă homo- sau heterozigotă. Aceste date au arătat o interacțiune puternică a factorilor dietetici și genetici în dezvoltarea stărilor precanceroase.

Ipoteze similare au fost prezentate de oamenii de știință care au examinat o cohortă mare de pacienți cu cancer de colon și au arătat o relație semnificativă între riscul de a dezvolta cancer, vârsta pacienților, deficitul de folat legat de vârstă și genotipul T/T MTHFR. Un studiu pe 379 de pacienți cu adenom colorectal și 726 de donatori sănătoși a arătat că purtătorii de sex masculin de genotip T/T care consumau mult alcool au un risc de 3,5 ori mai mare de a dezvolta adenom. Cu toate acestea, unii cercetători cred că fără consumul de alcool ca unul dintre factorii de risc, mutația 677T este un factor de protecție.

Astfel, un studiu asupra pacienților cu cancer colorectal proximal a arătat că prezența unui homozigot T/T la un pacient duce la o scădere de 2,8 ori a riscului de a dezvolta cancer colorectal. Aceste constatări necesită verificare pentru alte populații. Cel mai probabil, semnificația mutantului inactiv MTHFR poate fi considerată agravantă pe fondul celorlalți factori de risc enumerați, deoarece acest defect al genei poate reduce stabilitatea genomului datorită hipometilării ADN-ului. Polimorfismul C677T afectează eficacitatea chimioterapiei pentru cancer. Fluorouracilul este utilizat pe scară largă pentru chimioterapie în cancerul colorectal. Probabilitatea unei dinamici pozitive ca răspuns la chimioterapie pentru adenocarcinomul colorectal la un pacient cu genotipul 677T a crescut de aproape trei ori. Rezultatele sugerează că genotiparea polimorfismului C677T va permite dezvoltarea unor cursuri de chimioterapie mai eficiente. Cu toate acestea, un studiu pe eșantioane mici (până la 50) de pacienți cu cancer de sân a arătat că, în prezența unui homozigot T/T, riscul de reacții adverse la utilizarea metotrexatului (un antimetabolit a cărui acțiune este asociată cu inhibarea activității enzimei MTHFR) crește de zece ori.

Există puține studii ale genotipului MTHFR în cancerele ginecologice. Polimorfismul C677T al genei MTHFR a fost studiat la un grup mare de femei evreiești cu cancer de sân și ovarian, inclusiv forme ereditare asociate cu mutații ale genelor BRCA. Cu un fond genetic atât de nefavorabil, prezența genotipului T/T la pacienți s-a dovedit a fi un factor semnificativ în agravarea bolii. Frecvența genotipului T/T a fost de 2 ori mai mare (33% versus 17%, P=0,0026) în rândul femeilor cu cancer de sân bilateral și cancer ovarian, comparativ cu grupul principal de pacienți. Femeile cu genotip C/T heterozigot au avut un risc oncologic dublu, iar la pacienții cu genotip T/T homozigot, riscul a fost de trei ori mai mare comparativ cu grupul de control. În același timp, aportul redus de acid folic din dietă a crescut riscul genetic de până la cinci ori față de cel al grupului de control. Autorii au confirmat, de asemenea, faptul că infecția cu HPV (virusul papiloma) la pacienți este cel mai important factor de risc pentru dezvoltarea displaziei cervicale. În același timp, se subliniază semnificația deosebită a combinației infecției cu HPV cu varianta T/T a MTHFR.

Polimorfismul Arg353Gln (10976 G->A) al factorului de coagulare VII (F7)

Fiziologie și genetică.În stare activă, factorul VII interacționează cu factorul III, ceea ce duce la activarea factorilor IX și X ai sistemului de coagulare a sângelui, adică factorul VII de coagulare este implicat în formarea unui cheag de sânge. Varianta 353Gln (10976A) duce la o scădere a productivității (expresiei) genei factorului VII și este un factor protector în dezvoltarea trombozei și a infarctului miocardic. Prevalența acestei variante în populațiile europene este de 10-20%.

Indicații pentru analiză. Riscul de infarct miocardic și rezultatul fatal în infarctul miocardic, nivelul factorului VII de coagulare din sânge, un istoric de boli tromboembolice.

date clinice. Nivelurile ridicate ale factorului VII de coagulare în sânge sunt asociate cu un risc crescut de deces prin infarct miocardic. Aceste date privind semnificația clinică a mutației sunt confirmate de studii efectuate în alte populații europene. În special, prezența variantei 10976A a corespuns unui risc redus de rezultat fatal în infarctul miocardic.

Într-un studiu efectuat pe pacienți cu stenoză de arteră coronariană și infarct miocardic, s-a constatat că prezența mutației 10976A duce la o scădere a nivelului de factor VII din sânge cu 30% și o scădere de 2 ori a riscului de apariție a miocardului. infarct, chiar și în prezența aterosclerozei coronariene vizibile.

În lotul de pacienți care nu au avut infarct miocardic, a existat o incidență crescută a genotipurilor 10976A hetero- și homozigote, respectiv G/A și G/G.

Polimorfism -455 G->A fibrinogen

Fiziologie și genetică. Când vasele de sânge sunt deteriorate, fibrinogenul trece în fibrină, componenta principală a cheagurilor de sânge (trombi). Mutația -455A fibrinogen beta (FGB) este însoțită de producția (expresia) crescută a genei, ceea ce duce la un nivel crescut de fibrinogen în sânge și crește probabilitatea apariției cheagurilor de sânge. Prevalența acestei variante în populațiile europene este de 5-10%.

Indicații pentru analiză. Niveluri crescute de fibrinogen plasmatic, hipertensiune arterială, istoric de boală tromboembolice, accident vascular cerebral.

Date clinice. O tendință crescută la tromboză poate duce la tromboză și boli cardiovasculare. Nivelul de fibrinogen din sânge este determinat de o serie de factori, inclusiv medicamente, fumat, consumul de alcool și greutatea corporală. Cu toate acestea, genotipurile G și A corespund și unei diferențe vizibile în nivelurile de fibrinogen din sânge (10-30% conform diferitelor studii).

Într-un studiu al unui grup de donatori sănătoși, s-a constatat că mutația -455A duce la un conținut crescut de fibrinogen în sânge. În studiul la scară largă EUROSTROKE, s-a constatat că riscul de accident vascular cerebral (ischemic sau hemoragic) crește de 2-3 ori odată cu creșterea conținutului de fibrinogen din sânge. Riscul este crescut și mai mult cu presiunea sistolică crescută (>160 mmHg). Aceste date sunt susținute de studii ale populațiilor non-europene.

Odată cu creșterea tensiunii arteriale, prezența genotipului -455A crește riscul de accident vascular cerebral ischemic.

Pacienții cu AVC cu genotipul -455A se caracterizează prin leziuni multifocale: pot avea trei sau mai multe infarcte lacunare ale vaselor cerebrale, în medie, riscul de accident vascular cerebral crește de 2,6 ori.

Odată cu creșterea tensiunii arteriale la pacienții cu o mutație, riscul de accident vascular cerebral multifocal crește de peste 4 ori (Finlanda).

Polimorfism - IIeMet (66 a-g) Mutația metionin sintetazei reductazei

Fiziologie și genetică. Gena MTRR codifică enzima metionin sintază reductază (MCP), care este implicată într-un număr mare de reacții biochimice asociate cu transferul unei grupări metil. Una dintre funcțiile MCP este conversia inversă a homocisteinei în metionină. Vitamina B12 (cobalamina) este implicată ca cofactor în această reacție.

Polimorfismul I22M A->G este asociat cu o substituție de aminoacizi în molecula de enzimă MCP. Ca urmare a acestei înlocuiri, activitatea funcțională a enzimei este redusă, ceea ce duce la un risc crescut de tulburări de dezvoltare a fătului - defecte ale tubului neural. Efectul polimorfismului este exacerbat de deficitul de vitamina B12. Când polimorfismul I22M A->G al genei MTRR este combinat cu polimorfismul 677C->T din gena MTHFR, riscul crește.

Polimorfismul I22M A->G al genei MTRR exacerbează, de asemenea, hiperhomocisteinemia cauzată de polimorfismul 677C->T în gena MTHFR. Polimorfismul A66G (Ile22Met) în gena MTRR atât în ​​variantele heterozigote (AG) cât și în cele homozigote (GG) crește semnificativ concentrația de homocisteină numai atunci când este combinată cu genotipul MTHFR 677TT.

Polimorfismul MTRR 66 A-G crește riscul de a avea un copil cu sindrom Down de 2,57 ori. Combinația de polimorfisme în genele MTHFR și MTRR crește acest risc la 4,08%.

Polimorfism - 675 5G/4G mutația 1 a inhibitorului activatorului de plasminogen (PAI)

Fiziologie și genetică. Această proteină (cunoscută și ca SERPINE1 și PAI-1) este una dintre componentele principale ale sistemului trombolitic plasminogen-plasmină. PAI-1 inhibă activatorii plasminogenului de țesut și urokinaze. În consecință, PAI-1 joacă un rol important în predeterminarea susceptibilității la boli cardiovasculare. Varianta homozigotă a polimorfismului 4G -675 4G/5G este un factor de risc pentru dezvoltarea trombozei și a infarctului miocardic. Prevalența formei homozigote a acestei variante la populațiile caucaziene este de 5-8%. Gena PAI-1 diferă de toate genele umane cunoscute în răspunsul său maxim la influențele stresante. Asocierea alelei mutante 4G cu un risc crescut de TVP a fost analizată în multe studii, dar rezultatele lor sunt contradictorii.

Potrivit cercetătorilor ruși (Sankt Petersburg), riscul de a dezvolta tromboză cerebrală a crescut de 6 ori la persoanele cu antecedente familiale de boli cardiovasculare în prezența alelei 4G. S-a demonstrat asocierea purtării polimorfismului 4G cu avortul spontan recurent.

Aspecte clinice. Varianta 4G are ca rezultat o expresie crescută a genei și, prin urmare, un nivel crescut de PAI-1 în sânge. În consecință, sistemul trombolitic este inhibat și riscul de tromboză crește.

Într-un studiu pe eșantioane mari de populație (357 de pacienți și 281 de donatori sănătoși), s-a constatat că varianta 4G/4G crește riscul de apariție a trombozei în medie de 1,7 ori. Riscul crescut a fost mult mai mare pentru subgrupurile de pacienți cu tromboză venoasă portă și tromboză splanhnică. Cu toate acestea, nu au fost găsite corelații semnificative statistic pentru subgrupuri de pacienți cu tromboză venoasă profundă, tromboză cerebrală sau retiniană. Varianta 4G a fost asociată cu un risc crescut de infarct miocardic. În prezența variantei 4G în PAI-1 și L33P în gena ITGB3, riscul statistic mediu de a dezvolta infarct miocardic a crescut de 4,5 ori; la bărbați, riscul a crescut de 6 ori în prezența acestor două variante.

Un studiu pe 1179 de donatori sănătoși și rudele lor apropiate a arătat că varianta 4G este asociată cu antecedente familiale de boală coronariană și/sau cardiacă. În acest studiu populațional mare, riscul mediu crescut în prezența homozigoților a fost de 1,6 ori. Variantele polimorfismului 4G/5G se corelează în mod deosebit cu nivelurile medii ale PAI-1 în sânge în prezența obezității. S-a sugerat că efectul variantei 4G este legat de obezitatea centrală, mai degrabă decât periferică. Deoarece pacienții cu obezitate centrală prezintă un risc deosebit de a dezvolta boli cardiovasculare, efectul polimorfismului asupra nivelurilor sanguine de PAI-1 poate duce la o creștere suplimentară a riscului.

Indicații pentru analiză polimorfism. Tromboză de venă portă, tromboză viscerală, infarct miocardic, antecedente familiale de infarct miocardic, boală coronariană/inimă, nivel sanguin PAI-1, obezitate.

Diversitatea genetică sau polimorfismul genetic este diversitatea populațiilor în funcție de trăsături sau markeri de natură genetică. Unul dintre tipurile de biodiversitate. Diversitatea genetică este o componentă importantă a caracteristicilor genetice ale unei populații, grup de populații sau specii. Diversitatea genetică, în funcție de alegerea markerilor genetici luați în considerare, este caracterizată de mai mulți parametri măsurabili:

1. Heterozigositate medie.

2. Numărul de alele per locus.

3. Distanța genetică (pentru a evalua diversitatea genetică a interpopulațiilor).

Polimorfismul are loc:

Cromozomiale;

Tranziție;

Echilibrat.

Polimorfismul genetic apare atunci când o genă este reprezentată de mai multe alele. Un exemplu sunt sistemele grupelor de sânge.

Polimorfismul cromozomial - între indivizi există diferențe în cromozomii individuali. Acesta este rezultatul aberațiilor cromozomiale. Există diferențe în regiunile heterocromatice. Dacă modificările nu au consecințe patologice - polimorfism cromozomial, natura mutațiilor este neutră.

Polimorfismul tranzițional este înlocuirea într-o populație a unei alele vechi cu una nouă care este mai utilă în condiții date. O persoană are o genă a haptoglobinei - Hp1f, Hp 2fs. Vechea alela este Hp1f, cea nouă este Hp2fs. Hp formează un complex cu hemoglobina și provoacă agregarea eritrocitelor în faza acută a bolilor.

Polimorfismul echilibrat – apare atunci când niciunul dintre genotipuri nu beneficiază, iar selecția naturală favorizează diversitatea.

Toate formele de polimorfism sunt foarte răspândite în natură în populațiile tuturor organismelor. În populațiile de organisme care se reproduc sexual, există întotdeauna polimorfism.

Nevertebratele sunt mai polimorfe decât vertebratele. Cu cât populația este mai polimorfă, cu atât este mai plastică evolutiv. Într-o populație, stocurile mari de alele nu au fitness maxim într-un loc dat la un moment dat. Aceste stocuri apar în număr mic și sunt heterozigote. După schimbări în condițiile de existență, ele pot deveni utile și pot începe să se acumuleze - polimorfism tranzițional. Stocurile genetice mari ajută populațiile să răspundă la mediul lor. Unul dintre mecanismele care mențin diversitatea este superioritatea heterozigoților. Cu dominanță completă, nu există nicio manifestare; cu dominanță incompletă se observă heteroza. Într-o populație, selecția menține o structură heterozigotă instabilă genetic și o astfel de populație conține 3 tipuri de indivizi (AA, Aa, aa). Ca urmare a selecției naturale, apare moartea genetică, ceea ce reduce potențialul de reproducere al populației. Populația scade. Prin urmare, moartea genetică este o povară pentru populație. Se mai numește și încărcătură genetică.

Încărcătura genetică - parte a variabilității ereditare a populației, care determină apariția unor indivizi mai puțin adaptați care suferă moarte selectivă ca urmare a selecției naturale.

Există 3 tipuri de încărcătură genetică.

1. Mutațional.

2. Segregarea.

3. Substituțional.

Fiecare tip de încărcătură genetică se corelează cu un anumit tip de selecție naturală.

Încărcătura genetică mutațională este un efect secundar al procesului mutațional. Stabilizarea selecției naturale îndepărtează mutațiile dăunătoare dintr-o populație.

Încărcătura genetică de segregare - caracteristică populațiilor care folosesc avantajul heterozigoților. Indivizii homozigoți mai slab adaptați sunt îndepărtați. Dacă ambii homozigoți sunt letali, jumătate din urmași mor.

Încărcătura genetică substituțională - vechea alela este înlocuită cu una nouă. Corespunde formei conducătoare a selecției naturale și polimorfismului tranzițional.

polimorfismul genetic creează toate condițiile pentru evoluția continuă. Atunci când un nou factor apare în mediu, populația este capabilă să se adapteze la noile condiții. De exemplu, rezistența insectelor la diferite tipuri de insecticide.

Variabilitatea genetică limitată la o singură specie (Homo sapiens în cazul nostru) se numește polimorfism genetic (GP).

Genomul tuturor oamenilor, cu excepția gemenilor identici, este diferit.

Diferențele pronunțate ale populației, etnice și, cel mai important, individuale ale genomilor atât în ​​partea lor semantică (exoni), cât și în secvențele lor necodificatoare (lacunele intergene, introni etc.) se datorează diferitelor mutații care duc la HP. Acesta din urmă este de obicei definit ca o trăsătură mendeliană care apare într-o populație în cel puțin 2 variante cu o frecvență de cel puțin 1% pentru fiecare. Studiul HP este obiectivul principal al programului în creștere rapidă „Diversitatea genetică umană” (vezi Tabelul 1.1).

HP poate fi calitativă, atunci când au loc substituții de nucleotide, sau cantitativă, când numărul de repetări de nucleotide de diferite lungimi variază în ADN. Ambele tipuri de HP se găsesc atât în ​​sens (codificarea proteinelor), cât și în secvențele extragene ale moleculei de ADN.

HP calitativ este reprezentat în principal de substituții de un singur nucleotide, așa-numitul polimorfism de un singur nucleotide (SNP). Acesta este cel mai frecvent medic de familie. Deja primul studiu comparativ al genomului reprezentanților diferitelor rase și grupuri etnice a arătat nu numai relația genetică profundă a tuturor oamenilor (asemănarea genomurilor este de 99,9%), dar a făcut posibilă și obținerea de informații valoroase despre originea omului. , traseele așezării sale în jurul planetei și căile de etnogeneză. Rezolvarea multor probleme ale genogeografiei, originea omului, evoluția genomului în filogeneză și etnogeneză - acesta este cercul problemelor fundamentale care se confruntă cu această direcție în dezvoltare rapidă.

GP cantitativ - reprezentat de variațiile numărului de repetări în tandem (STR - Short Tandem Repeats) sub formă de 1-2 nucleotide (ADN microsatelit) sau 3-4 sau mai multe nucleotide per unitate de miez (repetă). Acesta este așa-numitul ADN minisatelit. În cele din urmă, repetițiile ADN pot avea o lungime mare și o structură internă variabilă în compoziția nucleotidelor - așa-numita VNTR (Variable Number Tandem Repeats).

De regulă, GP cantitativ se referă la regiuni necodante (codificatoare) ale genomului. Singura excepție este repetările trinucleotide. Mai des este CAG (citozină-adenină-guanină) - un triplet care codifică acidul glutamic. Ele pot fi găsite și în secvențele de codificare ale unui număr de gene structurale. În special, astfel de GP sunt caracteristice genelor pentru „bolile de expansiune” (vezi capitolul 3). În aceste cazuri, la atingerea unui anumit număr de copii ale trinucleotidei (polinucleotide) repetate, GP-urile încetează să fie neutre din punct de vedere funcțional și se manifestă ca un tip special de așa-numitele „mutații dinamice”. Acestea din urmă sunt caracteristice în special unui grup mare de boli neurodegenerative (corea Huntington, boala Kennedy, ataxie spinocerebeloasă etc.). Trăsăturile clinice caracteristice unor astfel de boli sunt: ​​manifestarea tardivă, efectul anticipării (creșterea severității bolii în generațiile ulterioare), lipsa metodelor eficiente de tratament (vezi capitolul 3).

Toți oamenii care locuiesc astăzi pe planeta noastră sunt într-adevăr frați și surori genetic. Mai mult, variabilitatea interindividuală, chiar și la secvențierea genelor reprezentanților raselor alb, galben și negre, nu a depășit 0,1% și s-a datorat în principal substituțiilor de un singur nucleotide, SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms). Astfel de substituții sunt foarte numeroase și apar la fiecare 250-400 pb. Numărul lor total în genom este estimat la 10-13 milioane (Tabelul 1.2). Se presupune că aproximativ jumătate din toate SNP-urile (5 milioane) sunt în sensul (exprimat) parte a genomului. Aceste substituții, după cum sa dovedit, sunt deosebit de importante pentru diagnosticul molecular al bolilor ereditare. Ei joacă rolul principal în HP-ul uman.

Astăzi este bine cunoscut faptul că polimorfismul este caracteristic aproape tuturor genelor umane. Mai mult, s-a stabilit că are o pronunțată specificitate etnică și populațională. Această caracteristică face posibilă utilizarea pe scară largă a markerilor de gene polimorfe în studiile etnice și populaționale. Polimorfismul care afectează părțile semantice ale genelor duce adesea la înlocuirea aminoacizilor și la apariția proteinelor cu noi proprietăți funcționale. Substituțiile sau repetițiile nucleotidelor în regiunile reglatoare (promotoare) ale genelor pot avea un efect semnificativ asupra activității de expresie a genelor. Modificările polimorfe moștenite ale genelor joacă un rol decisiv în determinarea profilului biochimic unic al fiecărei persoane, în aprecierea predispoziției sale ereditare la diferite boli multifactoriale (multifactoriale) frecvente. Studiul aspectelor medicale ale HP este baza conceptuală și metodologică a medicinei predictive (a se vedea 1.2.5).

Studii recente au arătat că substituțiile unice de nucleotide (SNP) și repetele scurte de mono-, di- și trinucleotide sunt dominante, dar în niciun caz singurele variante de polimorfism din genomul uman. S-a raportat recent că aproximativ 12% din toate genele umane sunt prezente în mai mult de două copii. Prin urmare, diferențele reale dintre genomul diferiților oameni sunt probabil să depășească semnificativ 0,1% postulat anterior. Pe baza acestui fapt, în prezent se crede că proximitatea genomurilor neînrudite nu este de 99,9%, așa cum se credea anterior, ci aproximativ egală cu aproximativ 990%. Deosebit de surprinzător a fost faptul că nu numai numărul de copii ale genelor individuale, ci chiar și fragmente întregi de cromozomi cu dimensiuni de 0,65-1,3 Megabaze (1 Mgb = 10 6 bp) pot varia în genom. În ultimii ani, folosind metoda hibridizării genomice comparative pe cipuri care conțin sonde ADN corespunzătoare întregului genom uman, s-au obținut date uimitoare care demonstrează polimorfismul genomului individual în fragmente de ADN mari (5–20 Mgb). Acest polimorfism se numește Copy Number Variation, iar contribuția sa la patologia umană este în prezent investigată activ.

Conform datelor moderne, polimorfismul cantitativ în genomul uman este mult mai larg decât se credea anterior; principala variantă calitativă a polimorfismului sunt substituțiile unice de nucleotide – SNPs.

1.2.З.1. Proiectul internațional „Genom haploid” (NarMar)

Rolul decisiv în studiul polimorfismului genomic revine proiectului internațional pentru studiul genomului uman haploid – „Harta haploidă” – HapMap.

Proiectul a fost inițiat de Institutul pentru Studiul Genomului Uman (SUA) în 2002. Proiectul a fost implementat de 200 de cercetători din 6 țări (SUA, Marea Britanie, Canada, Japonia, China, Nigeria), care au format un Consorțiu Științific . Scopul proiectului este de a obține o hartă genetică a următoarei generații, a cărei bază ar trebui să fie distribuția substituțiilor unice de nucleotide (SNP) în setul haploid al tuturor celor 23 de cromozomi umani.

Esența proiectului este că atunci când se analizează distribuția SNP-urilor deja cunoscute (ONZ) la indivizi de mai multe generații, SNP-urile vecine sau situate în apropiere din ADN-ul unui cromozom sunt moștenite în blocuri. Un astfel de bloc SNP este un haplotip - un set alelic de mai multe loci situate pe același cromozom (de unde și numele proiectului NarMar). Fiecare dintre SNP-urile mapate acționează ca un marker molecular independent. Pentru a crea o hartă a SNP-urilor la nivel de genom, este important, totuși, ca legătura genetică dintre două SNP-uri vecine să fie foarte fiabilă. Prin legarea unor astfel de markeri SNP cu trăsătura studiată (boală, simptom), se determină cele mai probabile locuri de localizare a genelor candidate, ale căror mutații (polimorfism) sunt asociate cu una sau alta boală multifactorială. De obicei, mai multe SNP care sunt strâns legate de o trăsătură mendeliană deja cunoscută sunt selectate pentru cartografiere. Astfel de ONZ-uri bine caracterizate cu o frecvență de alele rare de cel puțin 5% sunt numite SNP-uri marker (tagSNPs). Se anticipează că doar aproximativ 500.000 de tagSNP vor fi selectate în cele din urmă dintre cele aproximativ 10 milioane de DHC prezente în genomul fiecărui individ în timpul proiectului.

Dar chiar și acest număr este suficient pentru a acoperi întregul genom uman cu harta ONZ. Desigur, saturarea treptată a genomului cu astfel de markeri moleculari punctiali, convenabil pentru analiza la nivelul genomului, deschide perspective mari pentru cartografierea multor gene încă necunoscute, ale căror variante alelice sunt asociate (legate) cu diferite boli severe.

Prima fază a proiectului NarMar de 138 de milioane de dolari a fost finalizată în octombrie 2005. Genotiparea a peste un milion de DHC (1.007.329) a fost efectuată la 270 de reprezentanți ai 4 populații (90 de europeni americani, 90 de nigerieni, 45 de chinezi și 45 de japonezi). Rezultatul lucrării a fost o hartă SNP haploidă care conține informații despre distribuția și frecvențele SNP-urilor marker în populațiile studiate.

Ca urmare a celei de-a doua etape a proiectului HapMap, care s-a încheiat în decembrie 2006, același eșantion de indivizi (269 de persoane) a fost genotipizat pentru încă 4.600.000 de SNP. Până în prezent, Next Generation Genetic Map (NarMar) conține deja informații despre mai mult de 5,5 milioane de NHC. În versiunea sa finală, care, având în vedere viteza din ce în ce mai mare a cartografierii SNP, va deveni disponibilă în viitorul apropiat, vor exista informații despre 9.000.000 de SNP-uri ale setului haploid. Datorită NarMar, care include nu numai SNP-uri ale genelor deja cartografiate cu fenotipuri cunoscute, ci și SNP-uri ale genelor care nu au fost încă identificate, oamenii de știință au în mâinile lor un navigator universal puternic, care este necesar pentru o analiză aprofundată a genomului. a fiecărui individ, pentru cartografierea rapidă și eficientă a genelor ale căror variante alelice predispun la diferite boli multifactoriale, pentru a efectua studii la scară largă privind genetica populației umane, farmacogenetica și medicina individuală.

Potrivit lui Francis Collins, directorul Institutului Național pentru Studiul Genomului Uman (SUA): „Chiar și când discutam despre Programul Genomului Uman în urmă cu 20 de ani, am visat la o perioadă în care abordarea genomică va deveni un instrument de diagnosticare, tratare. și prevenirea bolilor comune severe de care suferă persoanele bolnave umple spitalele, clinicile și cabinetele noastre medicale. succese

Proiectul NarMar ne permite să facem astăzi un pas serios spre acest vis” (http://www.the-scientist.com/2006/2/1/46/1/).

Într-adevăr, cu ajutorul tehnicii NarMar, a fost posibilă cartografierea rapidă a genei responsabile de degenerescenta maculară, identificarea genei principale și a mai multor markeri genici ai bolilor cardiace, determinarea regiunilor cromozomiale și găsirea genelor asociate cu osteoporoza, astmul bronșic, tipul 1. si diabet de tip 2. si de asemenea cu cancer de prostata. Folosind tehnologia NarMar, este posibil nu numai să se efectueze screening-ul la nivelul genomului, ci și să se studieze părți individuale ale genomului (fragmente de cromozom) și chiar gene candidate. Combinația dintre tehnologia Nar-Mar cu capacitățile de cipuri ADN de hibridizare de înaltă rezoluție și un program special de calculator a făcut disponibil screening-ul de asociere la nivelul genomului și a făcut o adevărată revoluție în medicina predictivă în ceea ce privește identificarea eficientă a genelor care predispun la diferite MD. vezi capitolele 8 și 9).

Având în vedere că polimorfismul genetic nu este deloc limitat la ONZ, iar variațiile moleculare ale genomului sunt mult mai diverse, oamenii de știință și editorii revistei științifice Human Mutation Richard Cotton (Australia) și Haig Kazazian (SUA) au inițiat Proiectul Human Variom, al cărui scop este crearea unei bănci universale de date, care să includă informații nu numai despre mutațiile care duc la diferite boli monogenice, ci și despre polimorfisme predispunând la boli multifactoriale - http://www.humanvariomeproject.org/index.php?p = News . Având în vedere granițele destul de arbitrare dintre „polimorfism” și „mutații”, crearea unei astfel de biblioteci universale de variații ale genomului poate fi doar salutată.

Din păcate, trebuie să afirmăm că, în timp ce în cazul proiectului Genom uman din Rusia s-au făcut încă unele încercări de a participa la cercetări comune, în implementarea proiectului internațional NarMar, oamenii de știință autohtoni practic nu au fost implicați. Prin urmare, este foarte problematică utilizarea tehnologiei de screening SNP la nivelul genomului în Rusia în absența hardware-ului și software-ului necesar.Între timp, ținând cont de caracteristicile populației ale polimorfismului genetic, introducerea tehnologiei GWAS în Rusia este absolut necesară. (vezi capitolul 9).

Cu regret profund, trebuie să afirmăm că decalajul colosal deja existent între știința autohtonă și cea avansată a lumii în domeniul studierii genomului uman după finalizarea programului NarMar va crește doar rapid.

1.2.З.2. Noi proiecte pentru studiul genomului uman

Proiectul NarMar nu este nicidecum singurul, deși este cel mai avansat în studiul organizării structurale și funcționale a genomului uman din vremea noastră. Un alt proiect internațional – ENCODE „Enciclopedia elementelor ADN”, inițiat de Institutul Național de Cercetare a Genomului Uman, SUA (NIHGR) (Institutul Național de Cercetare a Genomului Uman – NIHGR). Scopul său este identificarea și maparea exactă a tuturor genelor de sinteză a proteinelor și a elementelor semnificative funcțional ale genomului uman. Ca studiu pilot, proiectul presupune secvențierea și studierea în detaliu în mod repetat a unui fragment de genom de până la 1% din lungimea totală a ADN-ului. Cel mai probabil candidat este o regiune a genomului de aproximativ 30 de megabaze (milioane bp) în brațul scurt al cromozomului 6. Acolo locusul HLA, care este foarte complex din punct de vedere structural și funcțional, este responsabil pentru sinteza antigenelor de histocompatibilitate. . Se planifică secvenționarea regiunii HLA la 100 de pacienți cu boli autoimune (lupus eritematos sistemic, diabet de tip 1, scleroză multiplă, astm bronșic etc.) și la 100 de donatori sănătoși somatic pentru a înțelege natura moleculară a caracteristicilor genelor la acestea. patologii. În mod similar, se propune identificarea genelor candidate în loci care prezintă o asociere non-aleatorie cu boli severe frecvente de natură multifactorială. Rezultatele proiectului ENCODE au fost deja parțial publicate, cu toate acestea, locusul HLA nu este inclus în acesta.

Un alt proiect – NIHGR „Chemical Genomics” – urmărește crearea unei biblioteci publice de substanțe chimice, în principal compuși organici, convenabilă pentru studierea principalelor căi metabolice ale organismului, interacționând direct cu genomul și promițătoare pentru crearea de noi medicamente.

Proiectul Genome to Life „Genome for Life” se concentrează pe particularitățile metabolismului și organizării genomurilor organismelor unicelulare patogene pentru oameni. Se presupune că rezultatul implementării sale va fi modele computerizate de reacție a microbilor la influențele externe. Cercetările se vor concentra pe patru domenii principale: proteine ​​bacteriene, mecanisme de reglare a genelor, asocieri microbiene (simbioză), interacțiune cu corpul uman (www.genomestolife.org).

În cele din urmă, Wellcome Trust, principala organizație pentru finanțarea proiectelor științifice din Marea Britanie, a creat Consorțiul Structural Genomic. Scopul său este de a crește eficiența căutării și sintezei de noi medicamente țintite pe baza datelor din studiul genomului uman.

Direct legat de medicina predictivă și farmacogenetică este Proiectul genomului de mediu care este dezvoltat în SUA și Europa de Vest. Câteva detalii ale acestui proiect vor fi discutate în capitolul următor.