《排单基因病》PPT课件.ppt

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1、单基因遗传病临床咨询和产前诊断,医学遗传学国家重点实验室湖南家辉遗传专科医院邬玲仟,遗传病诊断技术平台,遗传学三大基本定律,同对（同源）染色体在配子形成中分开分离定律；不同对（非同源）染色体在配子形成中可分可合自由组合定律；同一条染色体上的基因随着该染色体联合进入一个配子（单体型）连锁定律；同一对染色体上（同一连锁群）的基因随着该对染色体之间的交换而改变连锁关系交换定律（交换率一般低于50%）,单基因遗传病定义,单基因病是指由于单个基因的突变而引起的遗传病，又叫孟德尔遗传病。至2011年7月31日止，已确定的人类孟德尔遗传病总数为7150种，已克隆致病基因有3432个,已用于临床诊断的有236

2、0种。,主要遗传方式,常染色体遗传性染色体遗传显性遗传 杂和状态下即可致病隐形遗传 纯和状态下才致病,常染色体显性遗传病,致病基因位于常染色体上，遗传与性别无关 致病基因在杂合状态下，即可致病 疾病连续相传，无间断现象,AD再发风险,夫妻之一患病,子女发病可能为1/21/2夫妻均患病,子女发病可能3/43/4夫妻均正常,子女一般不发病,一些常见的常染色体显性遗传病举例：,常见的染色体显性遗传病 疾病频率()遗传性结肠癌 5遗传性乳腺癌 5耳硬化症 3家族性高胆固醇血症 2Von willebrand病1.0成人多囊肾1.0多发性外生骨疣0.5Hautington病0.5神经纤维瘤0.4肌强直性

3、肌营养不良0.2先天性球形红细胞症0.2结节性硬化0.1家族性结肠息肉病0.1显性先天性耳聋0.1,常染色体隐性遗传病,致病基因位于常染色体上，遗传与性别无关 致病基因在纯合状态下才致病 患者的双亲表型往往正常，但都是致病基因的携带者 患者分布散在，通常无连续遗传现象，有时甚至只有先症者一个患者 近亲婚配发病率高,AR再发风险,-表型正常的非近亲夫妇(家系中无患者)，子女一般不发病。-生育过患儿的表型正常夫妇，子代再发风险为1/4，患者同胞2/3为携带者.-近亲婚配子女患病率显著上升。,常见的常染色体隐性遗传病,X连锁显性遗传,致病基因位于X染色体上，人群中女性患者比男性患者多一倍，前者病情常

4、较轻致病基因显性，患者的双亲中必有一名是该病患者疾病连续相传，无间断现象,XD 再发风险,-男患者与正常女性婚配，儿子均正常，女儿全部发病。-女患者(杂合子)与正常男性婚配，子代不论男女发病率均为1/2,常见的X连锁显性遗传病,X连锁隐性遗传病,人群中男性患者远比女性患者多，系谱中往往只有男性患者 男性患者的兄弟、外祖父、舅父、姨表兄弟、外甥、外孙等也有可能是患者,血友病,XR再发风险,-表型正常夫妇,男孩可能发病,女儿一般不发病-生育过患儿的表型正常夫妇，可推定母亲为携带者,他们的儿子1/2是患者,女儿1/2是携带者,Y连锁遗传病,小结：,对于典型的单基因遗传病：如果是常染色体遗传病，男女没

5、有差别如果是伴性遗传病，男女有差别。如果是显性遗传病，则代代相传。隐性遗传病则隔代遗传。,非典型的遗传方式,基因组印迹（genomic imprinting)单亲二体型（uniparental disomy)嵌和体（mosaicism）线粒体基因突变的母系遗传（maternal inheritance of mitochondrial mutations)假常染色体遗传（psudoautosomal inheritance)软骨骨生成障碍三联体重复病(triplet repeat diseases),每对染色体中左侧表示母源染色体，右侧表示父源染色体，UPD是指单亲二倍体。（Ledbetter

6、 DH，Engel E,1995，Uniparental disomy in humans:Development of an imprinting map and its implications for prenatal diagosis.Hum Mol Genet 4:1757-1764）,印迹缺陷（Imprinting defects，ID）在15q11-13 中存在印迹中心（imprinting centre，IC)，通过顺式作用元件调节染色体结构，DNA甲基化及基因表达。IC包含两部分结构，一部分负责在配子形成时将父源印迹转化为母源印迹，另一部分则负责将母源转化为父源。,非典型的遗

7、传方式,基因组印迹（genomic imprinting)单亲二体型（uniparental disomy)嵌和体（mosaicism）线粒体基因突变的母系遗传（maternal inheritance of mitochondrial mutations)假常染色体遗传（psudoautosomal inheritance)三联体重复病(triplet repeat diseases),嵌和体（mosaicism）,来源于同一合子但具有两种或两种以上的在遗传构成上有差异的细胞系的个体，称为嵌合体根据个体发育过程中嵌合体发生的时间和部位，嵌合体临床表现具有很大的差异性体细胞嵌合体(somati

8、c mosaicism)生殖细胞嵌合体(Germline mosaicism)在DMD中有高达1415%的散发患者的亲本尽管在体 细胞中没有嵌合，但有生殖细胞嵌合的现象,线粒体基因突变的母系遗传（maternal inheritance of mitochondrial mutations),在细胞分裂过程中，线粒体复制后，随机地分配到两个子细胞中。所以，每个子细胞所得到的突变和正常线粒体的比例可能出现差异。由于线粒体的功能是所有细胞活动所必须的，各种细胞对线粒体功能的依赖性不完全一致，所以线粒体病就表现出不同于核基因突变所致疾病的遗传特征,假常染色体遗传（psudoautosomal inh

9、eritance),软骨骨生成障碍-父子传递现象,三联体重复病(triplet repeat diseases),三联体重复病具有遗传早发现象(anticipation)，即在同一家系中，随着致病基因向后代的传递，后代的发病越来越早，病性越来越重，三联体重复次数越来越多。遗传早发现象可能导致疾病的传递偏离孟德尔规律。,影响单基因遗传病分析的几个问题,一、表现度(expressivity)概念：基因决定的某一性状或疾病在个体中的表现程度。,斑点狗斑点的表现不一致,每一只狗都有斑点决定基因，由于不同代斑点狗其它基因不同，导致其斑点表现不一致,概念：某一显性基因在杂合状态下或某一隐性基因在纯合状态

10、下，所产生一定表型的频率，以百分比表示。（很多单基因病，特别是那些迟发的显性遗传病，都具有外显不全，或年龄依赖性外显(age-dependent penetrance)的特征，这可能与背景基因型、身体的生理机能状况以及环境因素等的影响有关。）,相应表现型个体,基因型个体（A a）,外显率100%为完全外显 低于100%为不完全外显,二、外显率（penetrance）,如SOD1的基因突变I113T引起肌萎缩厕所硬化症的外显率只有40%左右。,三、拟表型(phenocopy),概念：由于环境因素的作用使个体的表型恰好与某一特定基因所产生的表型相同或相似，这种由环境因素引起的表型称为拟表型。,概念

11、：同一个基因的突变可引起不同的疾病 举例：connexin 31基因,四、基因的多效性（pleiotropy）,Connexin 31基因,Connexin不同部位突变可导致：显性神经性耳聋显性红皮肤角化病隐性红皮肤角化病隐性神经性耳聋显性神经性耳聋-周围神经病,概念：一种性状可以由多个不同的基因控制ALS的基因位点至少有6个以上；痉挛性截瘫(spastic paraplegia)的基因和小脑共济失调(spino-cerebella ataxia,SCA)的基因均可达10个以上。在分析这些具有遗传异质性的单基因病时，特别是当这种遗传病在人群中的发病率较高时，要注意同一家系中，存在两个不同致病基

12、因的可能性。,五、遗传异质性（genetic heterogeneity),概念：位于常染色体上的基因，由于性别的差异而显示出男女性分布比例上的差异或基因表达程度上的差异。举例：原发性血色素病（AR）男女比约为10:1,六、从性遗传（sex-influenced inheritance）,概念：常染色体上的基因，由于基因表达的性别限制，只在一种性别表现，而在另一种性别则完全不能表现。举例：女性的子宫阴道积水症 男性的前列腺癌,七、限性遗传（sex-limited inheritance）,八、同一基因中的显性和隐性两种突变,同一基因中不同位置的突变可产生不同特征的表型效应。以SOD1突变引起A

13、LS为例，绝大多数的SOD1突变，在杂合状态下即可致病，即以显性遗传的方式遗传，但该基因中的D90A突变在北欧人群中只有成纯合状态时，才可致病，即呈隐性遗传的方式遗传。,九、显性与隐性的相对性,镰刀状红细胞贫血症(sickle cell anemia)在纯合状态下(HbsHbs)表现出严重的贫血症 杂合子个体(HbA Hbs)在临床上完全正常 在低氧或缺氧的条件 纯合子、杂合子在显微镜下观察均有红细胞镰刀状,单基因病的发病机理,一、失去功能(loss of function)基因功能的丢失主要有下列两种方式:1、基因缺失(gene deletion)2、基因突变,二、获得功能(gain of

14、function)获得功能的突变主要有两种形式:1、基因拷贝数增加 2、突变蛋白质某种活性增强,三、显性负性效应(dominant negative effect)在某些情况下突变的蛋白质不仅自身不能发挥其正常的生理功能，还影响其正常蛋白质而使正常蛋白质也不能正常地发挥功能，这种蛋白质相互作用中的干扰现象称为显性负性效应。显性负性效应通常是通过蛋白质亚单位形成多聚体的形式而实现的。,四、获得新特性(gain of novel property)镰形红细胞贫血Hb链第6位 谷氨酸（亲水）缬氨酸（疏水）使高度水溶性的Hb分子外部出现一个疏水区，使其溶解度下降5倍。由于溶解度下降Hbs在释放氧后极易形成血红蛋白链的凝聚体，而使红细胞变成镰刀形，使红细胞的可塑性降低。五、异时或异地基因表达(heterochronic or ectopic gene expression)基因突变影响基因的调节区 持续性胎儿血红蛋白症、肿瘤,举例,