GENSKE MUTACIJE I Novakovi Genske mutacije Definicija promena

GENSKE MUTACIJE I. Novaković

Genske mutacije Definicija: promena u strukturi gena n Tipovi n Molekularna osnova: n – Supstitucije, delecije, insercije, povećanje broja trinukleotidnih ponovaka n Efekat na sintezu proteina: – Isti protein, izmenjen protein (pojačana ili oslabljena funkcija, nova funkcija), prekid sinteze proteina

mutacije: - Mogu da se dese u bilo kom genu genoma, u bilo koje vreme od embrionalnog razvića do poznih godina života - Imaju specifičan efekat - Su većinom negativne - Su u malom broju pozitivne (faktor evolucije) - Su važne za preživljavanje vrste - Su slučajne, nezavisne od efekta koje imaju na nosioca PREDSTAVLJAJU IZVOR NOVIH OBLIKA GENA - ALELA

OBLIK GENA KOJI JE ŠIROKO RASPROSTRANJEN U PRIRODI PREDSTAVLJA DIVLJI OBLIK GENA a+ Direktna mutacija a+ a D+ D Povratna (reverzna) mutacija a a+ D D+ rekurentne mutacije – promene u isti alelni oblik Učestalost povratnih manja od direktnih

Tipovi mutacija n Germinativne – U gametima, prenose se na potomstvo n Somatske – U telesnim ćelijama, ne prenose se na potomstvo

retinoblastom

EFEKAT MUTACIJA NA FENOTIP IZRAŽAVA SE U RAZLIČITIM PERIODIMA ŽIVOTA na rodjenju (Tay-Sachs; cistična fibroza) tokom života (ćelavost, Huntington horea) SE RAZLIKUJE PO JAČINI letalan ; dovodi do steriliteta; nema efekta na preživljavanje SE ISPOLJAVA SAMO POD ODREDJENIM USLOVIMA temperatura (propustljiva ili ograničavajuća) G 6 PD deficijencija SE ISPOLJAVA POSREDNO - MODIFIKATORI pojačivači i supresori DOMINANTAN ILI RECESIVAN

A DOMINANTAN ALEL a RECESIVAN ALEL FENOTIP DOMINANTAN DOMINANTNI HOMOZIGOT HETEROZIGOT RECESIVAN RECESIVNI HOMOZIGOT

Tipovi mutacija n Vrsta promene u genu: – SUPSTITUCIJE (zamene baza, tačkaste mutacije) » Tranzicije, transverzije – DELECIJE – DUPLIKACIJE – POVEĆANJE BROJA TRINUKLETIDNIH PONOVAKA

Supstitucije

Supstitucije n Missens (druga a. k. ) n Nonsens (STOP kodon) n Tihe (silent) (ista a. k. ) n Neutralne (slična a. k. )

Supstitucije baza Phe Cys His Ser UUU UGU Tyr UCU CAU UAC Asn Stop Tyr AAU Asp GAU UAA Stop UAG

Fe HEMOGLOBIN

GEN ZA b GLOBIN – deo prvog egzona 5’ – GTG CAC CTG ACT CCT GAG AAG – 3’ 3’ – CAC GTG GAC TGA GGA CTC TTC – 5’ transkripcija 5’ – GUG CAC CUG ACU CCU GAG AAG – 3’ translacija val - his - leu - thr - pro - glu - lys 1 2 3 4 5 6 7 8

5’ – GTG CAC CTG ACT CCT GAG AAG – 3’ 3’ – CAC GTG GAC TGA GGA CTC TTC – 5’ TRANSVERZIJA 5’ – GTG CAC CTG ACT CCT GTG AAG – 3’ 3’ – CAC GTG GAC TGA GGA CAC TTC – 5’ transkripcija 5’ – GUG CAC CUG ACU CCU GUG GAG AAG – 3’ translacija val - his - leu - thr - pro - val - glu - lys b. S 1 2 3 4 5 6 7 8

SRPASTA ANEMIJA

Mutacije obrade (spilce site) n PROGERIJA – Znaci starenja od najranijeg detinjstva – Smrt oko 10. g. zbog promena na k. sudovima srca n n n mutacija u genu za lamin A(LMNA) – protein jedrove membrane silence mutacija aktivira kriptično mesto za splicing – iskrajanje introna i povezivanje egzona GT AG GT GT AG

Delecije n Ceo gen ili deo gena n Uticaj na okvir za čitanje genetičke informacije

Delecije n Gen za distrofin

Delecije • Gen za distrofin the dog can eat frame-shift the dog can eat normalno xyznea t the dca pomeranje okvira čitanja Dišenova mišićna distrofija

DMD

Delecije • Gen za distrofin the dog can eat the in-frame the dog can eat normalno ne pomera se okvir čitanja dog can eat the dog eat Bekerova mišićna distrofija

CISTIČNA FIBROZA – DELECIJA U CFTR GENU NORMALNO Ile – Phe – Gly - Val T ATC TTT GGT GTT CISTIČNA FIBROZA T ATC AT- - - T GGT GTT Ile – - - - – Gly - Val D F 508 izgubljena amino kiselina fenilalanin na položaju 508

Cistična fibroza n n Najčešće AR oboljenje kod belaca CFTR gen – Identifikovan 1989.

Cistična fibroza: od gena do proteina n preko 900 različitih mutacija – ALELSKA HETEROGENOST n oboleli: homozigoti složeni heterozigoti » dve različite mutacije n >70% = delta F 508

Povećanje broja trinukleotidnih ponovaka Dinamičke mutacije ANTICIPACIJA

Povećanje broja trinukleotidnih ponovaka n Hantingtonova bolest Gen It-15, egzon 1: …CAG CAG CAG… Normalno: (CAG) < 26 Premutacija: (CAG) = 26 -40 Bolest: (CAG) > 40

Nasledjivanje bolesti kod čoveka n genotip Autozomno - dominantno A*, a - recesivno A, a* fenotip A*A* A*a aa bolestan zdrav AA Aa* a*a* zdrav, prenosi bolestan

Nasledjivanje bolesti kod čoveka n Vezano za X hromozom: XX, XY Muškarac (XY) je HEMIZIGOT za gene na X hromozomu!!! Mutacije se uvek izražavaju u fenotipu!!!

Nasledjivanje bolesti kod čoveka n Vezano za X hromozom – dominantno m. XY zdrav X*Y bolestan ž. XX zdrava X*X bolesna X*X* bolesna – recesivno m. XY zdrav X*Y bolestan ž. XX zdrava X*X zdrava, prenosi X*X* bolesna

mt. DNK n Nasledjivanje preko majke – Matroklino Nervno i mišićno tkivo n Hetroplazmija n Raznovrsnost fenotipa! n 10 molek. /mt 8000 molek. /ćel.

Nasleđivanje bolesti kod čoveka n Penetrantnost ili probojnost – 80 od 100 nosilaca mutacije ima promenu u fenotipu – Penetrantnost = 80%

Nasleđivanje bolesti kod čoveka n Ekspresivnost ili izražajnost Mutacije SHH gena: Holo-prozen-cefalija

Nasleđivanje bolesti kod čoveka n Lokusna heterogenost n Alelska heterogenost n Genokopija n Fenokopija

Molekularna osnova bolesti n Enzimopatije n – Fenilketonurija n – Dišenova mišićna distrofija Defekt transportnih proteina – Srpasta anemija – Cistična fibroza Defekt strukturnih proteina n Neurodegenerativne bolesti – Hantingtonova bolest