Строение генома человека и генетические заболевания
Геном человека
Длина одного генома ~ 2 м
Кариотип
Кариотип
Пример: хромосома 22
Компоненты генома
Компоненты генома
Белок кодирующие гены
Геном человека
• Ядерный• Митохондриальный
Митохондриальный геном
Сравнение ядерного и митохондриального геномов
Статистика по геному
Статистика по геному (продолжение)
Сегментные дупликации
-широко распространены в геноме человека
Расположение генов
Гены, кодирующие РНК
Семейства генов могут объединяться в кластеры
Семейства генов
Повторы в геноме человека
Транспозоны
Лишь малая часть транспозонов человека способна к перемещению
LINE-1
Alu-повторы
Alu-повторы характерны для приматов, занимают около 10% генома человека
Патогенные варианты в ДНК
• Однонуклеотидные (SNP)– Миссенс мутации
– Нонсенс мутации
– Мутации сплайсинга
– Сдвиг рамки считывания
– Мутации, влияющие на экспрессию
• Короткие инсерции/делеции– Вариации количества повторов
• Крупные перестройки– Делеции/дупликации генов, участков хромосом
– Структурные перестройки
• Эпигенетические варианты
SNP
Craig Venter
Индивидуальный геном:
• 3,2 миллиона SNP
• 290 000 гетерозиготных инсерций/делеций (от 1 до 571 нуклеотидов)
• 559 000 гомозиготных инсерций/делеций (от 1 до82 711 нуклеотидов)
• 90 крупных инверсий
• 62 крупных CNV
Серповидноклеточная анемия(миссенс мутация)
Нонсенс мутации
Мутации сплайсинга
Сдвиг рамки считывания
SNP в геноме объединяются в гаплотипы
SNP в геноме объединяются в гаплотипы
Вариации количества повторов
Минисателлиты – 10-50 нуклеотидов
Микросателлиты – 1-4 нуклеотидаБолезнь Хантингтона
Дупликации / делеции генов
Альфа-талассемия
CNV(copy number variations)
Положение SNP и CNV
SNPCNV
Крупные перестройки
Cancer genome
Мутации(по эффекту на функцию гена)
• loss-of-function – продукт теряет функцию
• gain-of-function – продукт приобретает (усиливает) функцию
Мутации loss-of-function
Генетическое тестирование
• Анализ определенных (известных) вариантов
• Поиск мутаций (в гене, во всем геноме)
ПЦР
Болезнь Хантингтона
Полиморфизм длин рестрикционных фрагментов
Аллель-специфичная ПЦР
Лигирование олигонуклеотидныхзондов
Гибридизация со специфичными зондами
Секвенирование
Гетеродуплекснай анализ(для поиска гетерозиготных вариантов)
Анализ структуры белка
SNP-microarray
23andMe
Next-generation sequencing
• Таргетное секвенирование
• Экзомное секвенирование
• Полногеномное секвенирование
Cell-free fetal DNAВ крови матери с 5 недели беременности 3-6%
внеклеточной ДНК – ДНК плодаПрименение:
• Определение пола• Резус статус плода• Трисомии• Анализ различных мутаций• Полногеномное секвенирование
Высокочувствительные методы:• Real-time PCR• Масс-спектрометрия• Секвенирование
Сложности:• Низкая концентрация внеклеточной ДНК в крови• Малая доля ДНК плода в пуле внеклеточной ДНК• 50% идентичности ДНК плода и матери
в будущем
FISH(хромосомные перестройки)
GWASGenome Wide Assiciation Study
- масштабный поиск ассоциаций генотипа с заболеванием
Manhattan Plot
Муковисцидоз
Моногенное, аутосомно-рецессивное заболевание.Обнаружено более 1500 мутаций.
Фармакогенетика
Индивидуальный ответ организма на лекарственные
препараты может определяться генотипом