Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Sinh học phân tử: Chương 9 Đột biến gene, cung cấp cho người học những kiến thức như: Các loại đột biến; Nguyên nhân đột biến; Các cơ chế chống lại đột biến; Các tính trạng đột biến và protein đột biến; Đột biến gen và ung thư; Các hệ thống chọn lọc đột biến ở vi sinh vật. Mời các bạn cùng tham khảo!
Chương ĐỘT BIẾN GENE http://buihongquan.com Đợt biến gene • • • • • Mở đầu Các loại đột biến Nguyên nhân đột biến Các chế chống lại đột biến Các tính trạng đợt biến protein đợt biến – Đột biến sinh dưỡng vi sinh vật: đột biến khuyết dưỡng – Đột biến bệnh người: mợt sớ bệnh đợt biến người • Đợt biến gen ung thư • Các hệ thớng chọn lọc đột biến vi sinh vật http://buihongquan.com ĐỊNH NGHĨA ĐỘT BIẾN GEN (MUTATION) Đột biến gen: Sự thay đổi trình tự nucleotide gen Phân loại theo cấu trúc Mất nucleotide (deletion): frameshift hay in-frame? Thêm nucleotide (insertion) Thay nucleotide: + Đồng nghĩa/ im lặng (synonymous/ silent): Không thay đổi amino acid + Sai nghĩa (missense): Thay đổi amino acid + Vô nghĩa (nonsense): Tạo stop codon Đột biến phức tạp Phân loại theo chức Đột biến chức (loss-of-function) Đột biến thêm chức (gain-of-function) http://buihongquan.com 33 DANH PHÁP VỀ ĐỘT BIẾN GEN (den Dunnen JT, Human Mutation 2000;15:7-12) • • • • Adenine đầu tiên mã khởi đầu ATG mang số +1, “c.” để chỉ cDNA (complementary DNA) “g.” để chỉ genomic DNA “IVS” chỉ intron: G GT đầu tiên intron mang số +1, G AG ći intron mang sớ -1 • “p.” để chỉ protein • “del” = deletion • “ins” = insertion p.E746_A750del: Đột biến amino acid (từ glutamate 746 đến alanine 750) c.218T>C: Thay T C tại vị trí 218 cDNA IVS2+1G>T: Thay G T tại vị trí đầu tiên intron http://buihongquan.com 33 ĐỘT BIẾN VÙNG EXON Đồng nghĩa (silent) http://buihongquan.com Sai nghĩa (missense) Vô nghĩa (nonsense) 33 ĐỘT BIẾN MẤT NUCLEOTIDE Bảo tồn khung đọc (in-frame mutation) Đột biến gen KIT u mô đệm đường tiêu hóa (c.1669_1674del p.W557_K558del) http://buihongquan.com 33 ĐỘT BIẾN MẤT NUCLEOTIDE Lệch khung đọc (frameshift mutation) Gen BRCA1 ung thư vú: c.5335delC http://buihongquan.com 23 ĐỘT BIẾN THÊM NUCLEOTIDE Bảo tồn khung đọc Nhân đoạn nội tại (internal tandem duplication) Gen KIT bệnh u mô đệm đường tiêu hóa: c.1509_1510insGCCTAT; p.Y503_F504insAY http://buihongquan.com 34 ĐỘT BIẾN THÊM NUCLEOTIDE Lệch khung đọc Gen ATP7B bệnh Wilson: c.525_526insA http://buihongquan.com 34 ĐỘT BIẾN IM LẶNG (Gen perforin (PRF1) hội chứng thực bào máu: c.630C>T) NSP (Single Nucleotide Polymorphism): > 1% dân sớ • • Hầu hết khơng gây bệnh Có thể ảnh hưởng tới tính mẫn cảm với bệnh (predisposition), tính đáp ứng với th́c (IL28B: rs12979860 liên quan với đáp ứng điều trị peginterferon/ribavirin viêm gan mạn HCV),… http://buihongquan.com 26 DNA sequencing Vi sinh Khảo sát các đột biến kháng thuốc: 1.Virus: HBV, HCV, HIV, Vi khuẩn: lao, thương hàn, sốt rét, http://buihongquan.com Các lĩnh vực khác Huyết học: CML: Kháng imatinib AML: FLT3, NPM1, RAS, Ung thư Vú: BRCA1, RAS, PI3KCA, Phổi: EGFR Melanoma: BRAF GIST: KIT, PDGFRA Đại trực tràng: KRAS , p53, Tim mạch: Brugada syndrome (SCN5A) Idiopathic cardiac hypertrophy (sarcomeregene mutations),Wafarin (CYP2C9, VKORC1) Sản phụ khoa: Metformin/polycystic ovary syndrome (STK11) Nội tiết: Tiểu đường type (TCF7L2 polymorphisms) 6.Di truyền: Wilson, tăng cholesterol máu, PCR VÀ DNA SEQUENCING: ỨNG DỤNG Chẩn đoán đột biến gen •Nguy bệnh: BRCA1/2 (ung thư vú), APC (đa polyp tuyến gia đình), VHL (ung thư thận), đột biến vùng precore HBV (ung thư gan), LDLR (tăng cholesterol gia đình), • Chẩn đốn bệnh: JAK2 (tăng sinh tủy), globine (thalassemia), BTK (X-linked agammaglobulinemia), ATP7B (bệnh Wilson), khoảng 6000 bệnh đơn gen gây dị tật bẩm sinh • Tiên lượng bệnh: P53 (các loại ung thư); FLT3, NPM1 (bạch cầu cấp), IDH1 IDH2 glioma,… •Điều trị nhắm trúng đích phân tử: EGFR (ung thư phổi), KRAS (ung thư đại trực tràng), KIT (GIST), BRAF (melanoma) 45 http://buihongquan.com ASO-PCR (Allele Specific Oligonucleotide): CHẨN ĐOÁN ĐỘT BIẾN ĐIỂM http://buihongquan.com 46 ĐỘT BIẾN ĐIỂM JAK2 V617F TRONG RỐI LOẠN TĂNG SINH TỦY GTC R2 AAG F TTC R1 Bình thường (Val) Đợt biến (Phe) Băng wild-type (F-R1) Băng đột biến (F-R2) 100-bp ladder Mẫu bệnh nhân Chứng âm Chứng dương http://buihongquan.com 47 BỆNH THALASSEMIA http://buihongquan.com ĐỘT BIẾN MẤT ĐOẠN GEN GLOBIN GÂY α-THALASSEMIA http://buihongquan.com (Chong S, Clinical Chemistry 205000) ĐỘT BIẾN GEN BETA-GLOBIN (HBB) TRONG β-THALASSEMIA Exon Beta-thalassemia (c.79G>T) http://buihongquan.com Exon Exon Beta-thalassemia: HbE (c.79G>A) Beta-thalassemia (c.124_127delTTCT) 51 ĐỘT BIẾN GEN ATP7B TRONG BỆNH WILSON p.S105X (exon 2) • Rới loạn di truyền lặn/ NST thường • Lắng đọng đồng mơ • Triệu chứng tâm thần, thần kinh bệnh gan • Đợt biến 21 exon gen ATP7B c.525_526insA (exon 2) p.R778L (exon 8) http://buihongquan.com ĐỘT BIẾN GEN BTK TRONG X-LINKED AGAMMAGLOBULINEMIA • Rới loạn di truyền liên kết giới tính • Khơng tạo được tế bào B trưởng thành, thiếu hụt kháng thể máu • Dễ nhiễm trùng nặng • Đợt biến 19 exon gen BTK http://buihongquan.com VAI TRÒ BTK TRONG DÒNG TẾ BÀO B http://buihongquan.com ĐỘT BIẾN GEN PERFORIN (PRF1) TRONG HEMOPHAGOCYTIC LYMPHOHISTIOCYTOSIS AT G Exon (Weitzman S, Blood 2011) http://buihongquan.com (Voskoboinik I, Nat Rev Immunol 2006) Exon Exon ĐỘT BIẾN GEN UNC13D (MUNC13-4) TRONG HEMOPHAGOCYTIC LYMPHOHISTIOCYTOSIS http://buihongquan.com http://buihongquan.com (Gholam C, Clinical and Experimental Immunology 2011) CÁC VẤN ĐỀ VỀ ĐỘT BIẾN GEN Phổ đột biến gen các chủng tộc thường khác • Cần nghiên cứu người Việt Nam • Kỹ thuật giải trình tự chuỗi DNA nên được sử dụng • Phát triển các bộ kit chẩn đoán phù hợp Đợt biến gây bệnh hay vơ hại? • Dựa vào nghiên cứu công bố (đột biến hay SNP) • Các biến thể (variant): Nghiên cứu chức • Chưa có sở liệu người Việt Chi phí nghiên cứu/ xét nghiệm cao Vai trò quan trọng bác sĩ lâm sàng chỉ định tư vấn trước/sau xét nghiệm http://buihongquan.com TÓM TẮT NHỮNG ĐIỂM CHÍNH Đợt biến gen gặp nhiều bệnh lý người Xác định đột biến gen có thể giúp cho chẩn đoán, tiên lượng, điều trị đánh giá nguy bệnh tật Đợt biến gen có thể xảy exon intron, không phải mọi đột biến gây bệnh Phổ đột biến chức thường phân tán, đột biến thêm chức nằm vùng “hotspot” gen Đột biến gen thường khác chủng tợc Giải trình tự DNA phương pháp thích hợp cho việc phát hiện đột biến dân số nghiên cứu Các kỹ thuật dựa PCR đơn thuần không định danh được đột biến http://buihongquan.com ... tạp Phân loại theo chức Đột biến chức (loss-of-function) Đột biến thêm chức (gain-of-function) http://buihongquan.com 33 DANH PHÁP VỀ ĐỘT BIẾN GEN (den Dunnen JT, Human Mutation 2000;15: 7-1 2)... PHÂN TÍCH SẢN PHẨM PCR Real-time PCR (Quantitative PCR, Q-PCR) Điện di Tinh sạch sản phẩm DNA sequencing A A W i l d -typ e sequence A A G G T T GT T 558 Lys Mutated sequen ce A A G 5 59. .. BIẾN ĐIỂM JAK2 V617F TRONG RỐI LOẠN TĂNG SINH TỦY GTC R2 AAG F TTC R1 Bình thường (Val) Đợt biến (Phe) Băng wild-type (F-R1) Băng đột biến (F-R2) 100-bp ladder Mẫu bệnh nhân Chứng âm Chứng