ÔN THI DI TRUYỀN học

ÔN THI DI TRUYỀN HỌC Gen - Khi hai đoạn DNA tương ứng xác định khác nhau, chúng gọi hai allele - Nếu có hai allele cho đoạn DNA xác định allele phổ biến khơng chiếm đến 99% dân số  Allele gặp gọi đa hình  Allele thường gặp học gọi allel gốc  Đôi số trường hợp: o DNA dịch trực tiếp thành protein (lab) o Sao mã ngược: RNA thành DNA (retrovirus) Nhiễm sắc thể - Vùng co xoắn nguyên phát( vùng hẹt NST ) có tâm động (centromere) - Tâm động chia nhiễm sắc thể thành hai cánh, thường câu ngắn (cánh ngắn, p) cánh dài (cánh dài, q) Các yếu tố tác động di truyền - Chiều cao: 32% dinh dưỡng, 23% di truyền, 20% vận động,vv - Thông minh: (nằm X), nên trai thông minh chắn sinh từ người mẹ thông minh - Tính cách: phụ thuộc chủ yếu từ mơi trường, đa phần di truyền từ cha, đặc biệt gái Năng khiếu: 75% từ cha mẹ - Các yếu tố khác: o Mắt: Nếu cha mắt to, mẹ mắt nhỏ sinh có mắt to, trung bình cha mẹ cộng lại, khơng nhỏ mắt mẹ o Lông mi: cha mẹ cần người có lơng mi dài đa phần sinh lông mi dài o Mũi: Một người cha mẹ có sóng mũi thẳng đa phần sinh có mũi thẳng o Hói đầu: Về cha hói đầu 50% trai hói đầu Đa hình – đột biến: - Đa hình: sai khác (alen, cấu trúc NST, sản phẩm gen, kiểu hình) khơng kèm theo hậu lâm sàng - Đột biến: sai khác có kéo theo hậu lâm sàng Độ xâm nhập: - Độ xâm nhập (p) = ( số cá thể mang gen bệnh có biểu bệnh) / ( tổng cá thể mang gen bệnh) NST ty thể di truyền tế bào chất: - Ty thể người có phân tử DNA vịng, dài khoảng 16Kb: o 22 tRNA, rRNA o 13 protein tham gia q trình oxidative phosphorylation (phosphoryl hóa tạo ATP) - Lượng ty thể từ trứng >1000 lần từ tinh trùng  Đột biến gien ty thể thường di truyền từ mẹ sang Các loại bệnh lý di truyền - Những bất thường nhiễm sắc thể (cấp độ tế bào): o Bất thường số lượng o Bất thường cấu trúc  Cân bằng: chuyển đoạn, đảo đoạn  Không cân bằng: đoạn, nhân đoạn, NST đều, NST vòng, NST marker - Những bất thường gien (cấp độ phân tử) o Đột biến làm thay đổi chức nhiều gien Đột biến điểm (point) Đột biến lệch khung (frameshift) Đột biến sai nghĩa (missense) Đột biến giảm liều (hypomorphic) Đột biến vô nghĩa (nonsense) Đột biến tăng chức (gain of function) Đột biến im lặng (silent) Tác động số loại đột biến cấu trúc protein Đột biến sai nghĩa (missense) Có thể làm giảm chức năng; gây biến đổi đa dạng Đột biến vô nghĩa (nonsense) Ngắn bình thường; biến đổi đa dạng Đột biến im lặng (slient) Không Đột biến lệch khung Thường khơng có chức năng; thường ngắn bình thường Dạng đoạn Mất chức năng; ngắn bình thường hồn tồn vơ nghĩa Dạng 5’ splice site (donor) 3’ splice Các tác động khác nhau, từ việc thêm site (acceptor) vài acid amin đến toàn exon Dạng lặp lại nucleotide Sự lặp lại vùng mã hóa (coding regions) làm cho sản phẩm protein dài bình thường khơng ổn định Bệnh thường có liên quan đến yếu tố phả hệ Đột biến gien lặn, gien trội - Lặn: biểu kiểu hình trạng thái đồng hợp, thường gien enzyme - Trội: Biểu trạng thái đồng hợp dị hợp 10 Các chế di truyền bệnh đơn gien Di truyền trội NST thường Cây gia hệ dạng dọc Bệnh bất sản sụn Tỉ lệ nam = nữ (achondroplasia) Thường gặp dạng dị hợp Di truyền lặn NST thường Cây gia hệ dạng ngang Bệnh hồng cầu hình liềm Tỉ lệ nam = nữ Không liên tục qua hệ Di truyền trội NST X Cây gia hệ dạng dọc Bệnh còi xương thiếu Tỉ lệ nam < nữ phosphate máu Di truyền chéo Di truyền lặn NST X Cây gia hệ dạng ngang Bệnh ưa chảy máu Tỉ lệ nam > nữ Hemophilia A Di truyền chéo không liên tục Di truyền NST Y Cây gia hệ dạng dọc Túm lông tai (hairy ears) Chỉ xuất nam Di truyền thẳng 11 Các chế di truyền đặc biệt - Dấu ấn di truyền: o tượng gien đột biến lại cho biểu bệnh lý khác nhau, tùy vào nguồn gốc alen đột biến nhận từ cha hay mẹ o Nguyên nhân:  Thể Hai nhiễm đồng thân: Uniparental disomy (UPD): có hai NST cặp đến từ cha từ mẹ cứu thể ba nhiễm hay đơn nhiễm (Trisomy rescue or Monosomy rescue)  Vi đoạn (microdeletion)  Đột biến gien chịu ảnh hưởng dấu ấn di truyền o Ví dụ: hội chứng Prader-Willi, hội chứng Angelman - Sự bất hoạt NST X (lyonization) o Ở nữ, hai NST X bị bất hoạt (thông qua chế di truyền cận gien: methyl hóa Cytosine), NST X lại hoạt động phiên mã bình thường - Di truyền chịu ảnh hưởng giới tính: o Biểu có phần khác tùy theo giới tính o Ví dụ: gien quy định tật hói đầu, tật nón trỏ ngắn o Một số tính trạng sinh dục thứ cấp nam nữ tính trạng ảnh hưởng giới o VD: Tính trạng tiết sữa biểu người nữ - Di truyền giả NST thường o NST X Y thực tế có phần tương đồng với (phần gọi phần “giống NST thường”: pseudoautosomal region) o Các gien nằm phần “giống NST thường” di truyền theo cách gọi di truyền giả NST thường - Hội chứng gien liên tiếp (contiguous gene syndrome) o Xuất đồng thời nhiều bệnh đơn gien o Do đoạn ảnh hưởng đến nhiều gien lân cận - Đột biến động đơn vị lặp o Đơn vị lặp nucleotide thuộc nhóm tiểu vệ tinh (bình thường: 5-30 lần) o Đặc tính lý hóa protein bị thay đổi  tính tụ tb  gây chết tb o Tắt q trình phiên mã phóng đại đơn vị lặp vugng 5’UTR o Tạo tiền RNA dài bất thường, khó xử lý cách, rối loạn chức o Ví dụ: hội chứng NST X dễ gãy (Fra X), bệnh Hungtington 12 Đột biến đoạn DNA: - Trong trường hợp hiếm, trao đổi chéo khơng đồng hai chuỗi chromatid hai chuỗi số thơng tin di truyền vốn có - Ví dụ: bệnh α-thalassemia, bệnh criduchat 13 Đột biến trình splicing (splice sites) - Đột biến xảy vị trí ghép nối (splice sites) ảnh hưởng đến độ xác việc loại bỏ intron khỏi hnRNA (heterogeneous nuclear RNA) trình xử lý sau phiên mã Nếu vị trí ghép nối bị thơng qua đột biến, spliceosome (small nuclear RNA) có thể: o Mất nucleotide khỏi exon liền kề o Thêm nucleotide intron trình xử lý mRNA o Làm exon q trình ghép nối mRNA - Ví dụ: β-thalassemeia, bệnh Gaucher Tay-Sachs 14 Đột biến lặp lại trinucleotide - Số lần lặp lại thường gia tăng theo hệ có liên quan với mức độ nghiêm trọng ngày tăng tuổi làm khởi phát bệnh nhanh so với độ tuổi Ví dụ: bệnh Huntington, hội chứng đứt gãy X (fragile X syndrome), bệnh loạn dưỡng cơ, bệnh teo (Spinobulbar muscular atrophy), Friedreich’s ataxia 15 Sự tiến hóa gien: - Gien tiến hóa cách nhân đơi - Gien tiến hóa cách xáo trộn exon - Sự tiến hóa NST 16 Phương pháp phân tích NST_NST đồ - Ở cấp độ phân giải này, thay đổi NST xác định biến đổi số lượng nhiễm sắc thể (aneuploidy) bất thường cấu trúc xảy đoạn trình tự lớn - Hiện tại, cải tiến kỹ thuật tế bào học thu nhận nhiễm sắv thể với băng biểu thị với độ phân giải cao (từ 500 – 1000 bands) 17 Chuẩn bị NST - Thu tế bào máu ngoại vi (tĩnh mạch) - Nuôi cấy: o Bổ sung phytohemagglutinin, axit folic, deoxycytidine  kích thích tế bào phân chia o Nuôi cấy vô trùng 37’c ngày o Trong lúc tb phân chia bổ sung colchicine  ngăn hình thành thoi phân bào o Nước muối (hypotonic) thêm vào  gây shock nhược trương nhằm làm vỡ tb thu nhận NST 18 Band NST - Band G (Giemsa) sử dụng phổ biến - Các nhiễm sắc thể xử lý trypsin, làm biến tính protein sau nhuộm thuốc nhuộm gắn DNA (gọi Giemsa) - Band G thường tạo nhiễm sắc thể có chất lượng cao phân tích cao với khoảng 400 đến 500 band - Mỗi dải band số trung bình khoảng 6.000 đến 8.000 kilobase (kb) 19 Lai huỳnh quang chỗ (FISH) - Là kết hợp di truyền tế bào với kỹ thuật di truyền phân tử, dựa vào đoạn trình tự đơn DNA (gọi đoạn mồi - probe) để bắt cặp với trình tự bổ sung nhiễm sắc thể kỳ - Đoạn mồi DNA đánh dấu huỳnh quang, sau lai với mẫu DNA bệnh nhân, cho phép vùng DNA lai quan sát kính hiển vi huỳnh quang - FISH ứng dụng rộng rãi để chẩn đoán lâm sàng 20 năm qua ngày có nhiều loại mồi khác phát triển 20 Phân loại đoạn FISH - Centromeric Probes: o Là chuỗi DNA lặp lặp lại tìm thấy xung quanh tâm động nhiễm sắc thể cụ thể) o Chẩn đốn nhanh chóng trường hợp lệch bội phổ biến trisomies 13, 18, 21 (dùng để chẩn đoán trước sinh từ mẫu gai nhau) - Chromosome-Specific Unique-Sequence Probes o Đây loại mồi đặc trưng cho locus cụ thể o Sử dụng để xác định trường hợp đoạn lặp đoạn - Whole-Chromosome Paint Probes - o Bao gồm hỗn hợp loại mẫu dò từ phần khác nhiễm sắc thể cụ thể o Khi hỗn hợp mẫu dò sử dụng phép lai, toàn nhiễm sắc thể phát huỳnh quang o Nhuộm toàn nhiễm sắc thể (chromosome painting) hữu ích để xác định tái xếp phức tạp nhiễm sắc thể 21 Danh pháp NST - Mơ hình mơ tả cấu tạo nhiễm sắc thể với vùng chia làm cánh ngắn (Xp), cánh dài (Xq), cánh nhiễm sắc thể chia thành vùng đánh số thứ tự từ tâm động (centromere) tận vùng telomere, vùng lại chia thành band đánh số thứ tự vùng Thuật ngữ Giải thích Ví dụ p Cánh ngắn q Cánh dài cen Tâm động del Mất đoạn 46,XX,del(1)(q21) dup Lặp đoạn 46,XX,dup(13),(q14) fra Điểm gãy i NST (Isochromosome) 46,X,i(Xq) inv Đảo đoạn 46,XX,inv(9)(p12q12) ish Lai chỗ (In situ hybridization) r Vòng (ring) 46,XX,r(21) t Chuyển đoạn 46,XY,T(2;4)(q21;q21) ter Kết thúc điểm cuối Pter or qter / Thể khảm (mosaicism) 46,XY/47,XXY + or Thêm phần NST 46,XX,5p22 Phân tích đa hình đơn nucleotide (Single Nucleotide Polymorphism - SNP) - SNPs (thường phát âm snips) khác biệt trình tự nucleotide (đa hình) - Tầm quan trọng SNPs xem DNA locus maker - Mặc dù số SNP nguyên nhân số kiểu hình đột biến vùng mã hóa, số SNP khác có vai trị vùng trình tự đệm 23 Array-based Comparative Genomic Hybridization (CGH) - Về chất kỹ thuật tương tự kỹ thuật FISH cho phép đánh giá toàn bộ gien tình trạng cân nhiễm sắc thể - Với array CGH bất thường nhiễm sắc thể dạng vi đoạn (microdeletion) vi nhân đoạn (microduplication) phát cách dễ dàng - Mẫu DNA đối chứng (DNA control) đánh dấu loại thuốc nhuộm huỳnh quang (màu xanh cây) DNA thử nghiệm đánh dấu thuốc nhuộm huỳnh quang (màu đỏ) - Màu đỏ biểu thị cho lặp đoạn điều liên quan đến mật độ vượt mức từ mẫu thử, màu xanh biểu cho đoạn DNA mẫu thử nghiệm - Nói chung, kỹ thuật cung cấp thông tin đồ gien cụ thể phát thay đổi gien lớn 50 kb - Về mặt thực hành array CGH chia làm hai loại: o Array có mục tiêu (targeted array): gồm đoạn dị, phủ tối đa vùng biết có gen gây bệnh Array tồn genome (whole genome array): gồm đoạn dò phủ toàn bộ gien 24 Gene Sequencing Strategies - Kỹ thuật sử dụng để nghiên cứu gien nhằm phân tích gien lạ, xác định đột biến đưa kết luận dựa chẩn đoán di truyền học 25 Chỉ định xét nghiệm NST - Máu: lympho - Nước ối: tế bào ối - Gai - Máu phụ nữ mang thai - Mô khác 26 Bất thường NST - 50% sảy thai - 0,65% trẻ sinh sống - Bất thường số lượng NST o Bất kỳ sai lệch số lượng so với 2n = 46  Tăng chẵn lẻ n NST: 3n, 4n  Đa bội (polyploidy) - Bất thường cấu trúc NST o Tăng giảm vài NST so với NST bình thường  Lệch bội (aneuploidy) 27 Đa bội - Cơ chế: o Sự thụ tinh giao tử bất thường o Sự phân chia bất thường hợp tử o Sự xâm nhập tế bào cực vào trứng thụ tinh - Hậu quả: o Hầu hết sẩy thai tự nhiên o Tế bào gan có số tế bào có tam bội tứ bội o Sống sót động vật thực vật o Thể khảm  46, XX / 69, XXX  46, XX / 69, XXY  46, XY / 69, XXY  46, XY / 69, XYY o Tam bội 28 Tam bội - Tần suất: o 1-2% có thai lâm sàng (Jacob 1978) o Sảy thai tự nhiên bất thường NST 20% (Niebuhr 1974) o Sinh sống 1/10 000 - Nguyên nhân: o Tinh trùng hay trứng khơng hồn tất q trình giảm phân hay o tinh trùng thụ tinh với trứng : thường gặp - Bất thường thai: o Hở đốt sống thần kinh o Bất thường chi o o Thoát vị rốn o Chậm tăng trưởng o Thiểu ối - Bất thường bánh nhau: o Nhau thối hóa nước 29 Lệch bôi - Hậu quả: o Thường gây sảy thai o Tăng bội thường sống sót o Giảm bội khơng sống sót trừ hội chứng Turner o Thường gây nhiều dị tật khác đặc biệt gây chậm phát triển - Nguyên nhân: o Rối loạn chức tuyến giáp o Nhiễm phóng xạ o Bố mẹ lớn tuổi  Mẹ: rối loạn nhiễm sắc thể thường  Cha: rối loạn nhiễm sắc thể giới tính - Cơ chế: o Không phân ly NST giảm phân  Đối tượng:  Dòng tinh dòng trứng  NST giới tính NST thường  Ở lần giảm phân I lần giảm phân II  Hậu quả:  Thể khảm  Lần phân cắt thứ hợp tử  45/47  Lần phân cắt thứ hai hợp tử  45/46/47 o Không phân ly NST nguyên phân o Thất lạc NST kỳ sau - Phân loại: o Thể không (Nullisomy: 2n - 2) o Thể đơn (Monosomy: 2n - 1)  Không gặp Monosomy NST thường  Chỉ gặp Monosomy NST giới tính (45, X) o Thể ba (Trisomy: 2n + 1) o Thể đa (Polysomy : 2n + ; 2n + ): gặp 30 Tỉ lệ rối loạn NST - Tam bội, trisomy 16 Turner chiếm 50% trường hợp sảy thai - Trisomy 13,18,21 chiếm 9% sảy thai - 95% trẻ bị rối loạn NST: trisomy 13, 18, 21 giới tính 31 Bất thường cấu trúc NST - Hay gặp bất thường số lượng - Nhiều loại bất thường - Cơ chế: o Đều hậu đứt, gãy NST o Hầu hết nối lại hàn gắn lại theo cũ o Hàn gắn không cũ  Thay đổi cấu trúc - Tác nhân: o Tia phóng xạ  tỉ lệ thuận với liều xạ o Hóa chất  kìm hãm phân bào - Thời điểm: o Trong chu kỳ tế bào:  Giai đoạn phân bào: thời gian ngắn  Các nhân tố hầu hết tác động giai đoạn gian kỳ o Tác động đến NST giai đoạn trước sau ADN nhân đôi:  Sai lệch kiểu NST  Sai lệch kiểu nhiễm sắc tử 32 Sai lệch kiểu NST Đảo đoạn (inversion) Hiện tượng đoạn NST Đảo đoạn tâm bị đứt chỗ, đoạn đứt Đảo đoạn quanh tâm quay 180º mỏm đứt nối lại theo trật tự Nhân đoạn (duplication) Một đoạn NST tăng lên lần Do trao đổi chéo không tương hỗ cặp tương đồng Mất đoạn (deletion) Mất đoạn Xảy nhánh, đoạn NST khơng tâm tiêu biến Mất đoạn NST (isochromosome) Trong phân chia tế bào, Lùn, sụp mi, hàm nhỏ, bệnh lí đơi phần tâm NST lại cơ, điếc, vơ sinh: I(1p),I(1q) phân chia theo chiều thẳng góc với chiều dọc NST: tạo thành NST bất thường, có nhánh đối xứng hồn tồn giống kích thước nội dung : NST Cùng nhánh ngắn nhánh dài Chuyển đoạn (translocation) Là tượng trao đổi Chuyển đoạn tương hỗ đoạn đứt NST với Chuyển đoạn nhập tâm (chỉ xảy NST tâm đầu (D,G) thường gặp loạn cấu trúc  Vô sinh NST hai tâm (dicentric) Hai NST bị đứt chỗ phần khơng tâm bị tiêu biến phần có tâm nối lại với tạo nên NST hai tâm Các trường hợp bị nhiễm xạ thường gặp NST tâm NST vòng(ring chromosome) Xảy hai nhánh gần cuối đoạn không tâm tiêu biến phần lại mang tâm uốn cong lại nối với tạo nên NST hình vịng Thường gặp NST số 13, 18 NST X 33 Hậu bất thường cấu trúc NST - Cơ thể thấp bé, trí tuệ phát triển - Sọ, mặt dị tật bẩm sinh tim - Dị dạng quan sinh dục - Rối loạn chức tuyến sinh dục  vô sinh 34 Bệnh di truyền Cơ chế Lâm sàng Hội chứng Down Tần suất 1/920 NST 21 (I) Hội chứng Patau 1/7000 Hội chứng Edwards 1/80001/4000 NST 13 (III) 20% thể khảm NST 18 (II) Hội chứng Klinefelter 1/500 Nam Cơ quan sinh dục phát triển, khe mắt xếch, rãnh khỉ, chậm phát triển tâm thần, giảm trương lực cơ,thiểu sản đốt ngón 5, mơi dày -sống sót tốt trisomy cịn lai, lưỡi dày hay bị thè 20 Động kinh, não không phân thùy, trào ngược dày, sứt môi chẻ vịm vị hồnh Cột sống bị chẻ đơi vị tủy sống ngồi Xương ức ngắn, tim bị thơng liên thất, thơng liên nhĩ, cịn ống động mạch hẹp động mạch chủ Xương hàm nhỏ, bàn tay tư nắm chặt 1-21 tuổi Vô sinh, chậm phát triển tâm thần, cao bất thường Tên bệnh Bệnh Jacobs Hội chứng Turner 1/5000 Triple X XXY, XXXY, XXXXY XYY XO XXX Hội chứng mèo kêu 1/50000 del(5),p (criduchat) Hội chứng di-george α-thalassemia β-thalassemeia 1/4000 del(22), q11.2 Mất gen α-globin NST 16 Đột biến splicing (splice sites) Tinh hồn nhỏ phát triển Lún, vơ kinh, không phát triển đặc điểm sinh dục thứ phát, chân vòng kiềng, nếp gấp sau gáy dày, xương bàn tay, xương bàn chân thứ tư ngắn Hình dáng cao, kinh không đều, phát triển đặc điểm sinh dục thứ bình thường Trẻ sinh có tiếng khóc mèo kêu dị dạng quản Giảm trương lực (Hypotonia), chậm phát triển thể chất, tâm thần Rối loạn phát triển xương, rối loạn miễn dịch nặng lympho T bất thường, dễ bị nhiễm trùng, khiếm khuyết hormone tăng trưởng, hạ calci máu (50%) Đột biến splicing (splice sites) Tay-Sachs Đột biến splicing (splice sites) bệnh loạn dưỡng (CTG)n bệnh teo (CAG)n Friedreich’s ataxia (GAA)n Bệnh bất sản sụn 1/25000 Đột biến gen trội (achondroplasia) NST Đột biến gien FGFR3 Bệnh hồng cầu hình 1/5000- Đột biến gien liềm 1/500 HBB lặn (β-glubin) Bệnh Gaucher Gây bất thường hình thành sụn, thân hình lùn, chân tay ngắn, đầu to, mũi tẹt, trán vồ, cột sống ưỡn Codon thay nucleotide A thành T -> thay glutamic acid thành valine Thiếu máu: mệt mỏi, khó thở, lạnh tay chân, da tái, đau nhức Đau: đau đột ngột xuyên xuốt thể, thường xuất xương, phổi, bụng khớp Bệnh ưa chảy máu đột biến gien Gây giảm hoạt động protein antihemophilic Hemophilia A FVIII quy định globulin, giảm sản xuất protein yếu tố đông máu Sưng bầm nhiều nơi thể VIII NST giới tính X Bệnh cịi xương thiếu 1/20000 Đột biến gien Giảm hấp thu phosphate thận, thiếu phosphate phosphate máu PHEX NST X máu, rối loạn hoạt động tạo cốt bào Túm lông tai (hairy Di truyền Y Không ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe ears) hội chứng Pradermất đoạn 15q11 gây ảnh hưởng đến phát triển trí tuệ Willi từ cha thể chất, kiểm sốt ăn uống, ln có cảm giác đói hội chứng Angelman Mất đoạn 15q13 gây ảnh hưởng đến phát triển trí tuệ Mất từ mẹ thể chất cười liên tục, vẻ mặt hạnh phúc cử phấn khích hội chứng NST X dễ (CGG)n Tăng methyl hóa gien FMR1, ức chế gãy (Fra X) n>= 200 mã gien bệnh Hungtington (CAG)n thối hóa thần kinh tế bào thần kinh N>=40 đặc hiệu gien quy định tật hói trội nam đầu, tật ngón trỏ theo kiểu lặn ngắn nữ tiết sữa Chỉ biểu nữ