Мутагенез с помощью ПЦР

Полимеразная цепная реакция позволяет проводить сайт-направленный мутагенез с использованием пары праймеров, несущих мутацию (рис. 1), а также случайный мутагенез. В последнем случае ошибки в последовательность ДНК вносятся полимеразой в условиях, понижающих ее специфичность.

Мутагены

Индуцированными являются те мутации, которые возникают после обработки клеток мутагенными факторами.

Мутагены бывают:

· физические

· химические

· биологические.

Среди физических мутагенов различают ионизирующую радиацию и ультрафиолетовое излучение. Эти факторы ответственны примерно за 10% всех индуцирующих мутаций.

Ионизирующее излучение – рентгеновское излучение (х-лучи), протоны и нейтроны космических лучей, а также альфа, бета и гамма лучи, освобождаемые радиоактивными элементами изотопов (плутония, фосфора 32, углерода 14, водорода 3 и т.д.). Источником ионизирующего излучения также являются радиоактивные отходы ядерных реакторов. Это излучение обладает высокой энергией и может проникать в ткани, в которых сталкивается с атомами и вызывает освобождение электронов, оставляя положительно заряженные свободные радикалы или ионы. Они вызывают дальнейшее освобождение электронов.

Мутагенный эффект этого излучения впервые был показан в нашей стране на микроорганизмах Г. А. Надсоном и Г. С. Филипповым в 1925 году. Позднее он был показан в США на дрозофиле Г. Д. Мёллером.

Уф-излучение характеризуется меньшей энергией, проникает только через поверхностные слои клеток животных и растений не вызывает ионизации тканей.

Обычно различают вида излучения:

Ø с длиной волны 180-290 нм. Это излучение не найдено в солнечном свете, так как адсорбируется озоновым слоем. Оно продуцируется искусственно бактерицидными лампами, используемыми для стерилизации

Ø с длиной волны 290-320 нм. Это основная фракция солнечного света. Она мутагена

Ø с длиной волны 320 нм. Оно также обладает повреждающим эффектом

Это излучение не опасно для половых клеток, но опасно для кожи, т.к. вызывает образование в ней тиминовых диметров, которые вызывают мутации не прямо, а нарушением точности репликации.

Химическими мутагенами являются органические и неорганические кислоты, щелочи, перекиси, соли металлов, этиленамины, формальдегид, фенолы, акридиновые красители, алкилирующие соединения, аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований.

Аналоги оснований включаются в ДНК вместо нормальных оснований в течение репликации ДНК, изменяя её структуру.

На реплицирующую ДНК действуют аналоги азотистых оснований и акридиновые красители.

Многие химические мутагены нарушают процесс мейоза, что приводит к нерасхождению хромосом; а также вызывают разрывы хромосом и генные мутации.

Например, алкилирующие соединения могут входить в состав лекарственных препаратов, поэтому при их приеме и в течение 3 месяцев после окончания лечения необходимо избегать зачатия.

Биологическими мутагенами являются вирусы, которые вызывают хромосомные аберрации в культивируемых клетках, например, вирус гриппа.

Роль наследственности и среды в формировании нормального и патологически измененного фенотипа человека. Наследственные болезни: хромосомные, генные, болезни с наследственной предрасположенностью.

Фенотип человека, формирующийся на различных стадиях его онтогенеза, так же как фенотип любого живого организма, является в первую очередь продуктом реализации наследственной программы. Степень зависимости результатов этого процесса от условий, в которых он протекает, у человека определяется его социальной природой (см. гл. 12).

Определяя формирование фенотипа организма в процессе его онтогенеза, наследственность и среда могут быть причиной или играть определенную роль в развитии порока или заболевания. Вместе с тем доля участия генетических и средовых факторов варьирует при разных состояниях. С этой точки зрения формы отклонений от нормального развития принято делить на три основные группы.

Наследственные болезни. Развитие этих заболеваний целиком обусловлено дефектностью наследственной программы, а роль среды заключается лишь в модифицировании фенотипических проявлений болезни. К этой группе патологических состояний относят хромосомные болезни, в основе которых лежат хромосомные и геномные мутации, и моногенно наследуемые заболевания, обусловленные генными мутациями. В качестве примера можно назвать болезнь Дауна, гемофилию, фенилкетонурию.

Наследственные болезни всегда связаны с мутацией, однако фенотипическое проявление последней, степень выраженности патологических симптомов у разных индивидумов могут различаться. В одних случаях эти различия обусловлены дозой мутантного аллеля в генотипе. В других — степень выраженности симптомов зависит от факторов среды, в том числе от наличия специфических условий для проявления соответствующей мутации. Так, гомозиготы по аллелю HbS HbS болеют анемией, а гетерозиготы НbА HbS в обычных условиях вполне здоровые люди, тогда как при пониженном парциальном давлении кислорода, например в условиях высокогорья, они страдают от гипоксии. Неблагоприятные последствия нарушения развития центральной нервной системы, приводящие к слабоумию у гомозигот по аллелю фенилкетонурии, удается в значительной степени снизить, применяя на протяжении определенного отрезка времени после рождения искусственную диету, лишенную аминокислоты фенилаланина. Подагра, обусловленная патологически измененным геном, развивается при длительном неблагоприятном воздействии среды, связанном с особенностями питания. Ее проявления также можно ослабить диетотерапией.

Мультифакториальные заболевания, или болезни с наследственным предрасположением. К ним относится большая группа распространенных заболеваний, особенно болезни зрелого и преклонного возраста, такие, как гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки и т.д. Причинными факторами их развития выступают неблагоприятные воздействия среды, однако реализация этих воздействий зависит от генетической конституции, определяющей предрасположенность организма. Соотносительная роль наследственности и среды в развитии разных болезней с наследственным предрасположением неодинакова.

Лишь немногие формы патологии обусловлены исключительно воздействием факторов среды—травма, ожог, обморожение, особо опасные инфекции. Но и при этих формах патологии течение и исход заболевания в значительной степени определяются генетическими факторами

В 90-х годах XX в. предложена рабочая классификация наследственных болезней человека, включающая:

1) синдромы, обусловленные хромосомными аномалиями (хромосомные болезни);

2) болезни, вызванные мутацией отдельного гена (генные или менделевские болезни);

3) мультифакториальные заболевания (МФЗ) как результат взаимодействия генетических и средовых факторов (болезни с наследственным предрасположением);

4) болезни с нетрадиционным типом наследования;

5) генетические болезни соматических клеток (новообразования, старение, аутоиммунные болезни).

К хромосомным относятся болезни, обусловленные геномными мутациями или структурными изменениями отдельных хромосом. Хромосомные болезни возникают в результате мутаций в половых клетках одного из родителей. Из поколения в поколение передаются не более 3—5 % из них. Хромосомными нарушениями обусловлены примерно 50 % спонтанных абортов и 7 % всех мёртворождений.

Все хромосомные болезни принято делить на две группы: аномалии числа хромосом и нарушения структуры хромосом.

Поиск по сайту: