医学遗传学单基因遗传病PPT课件.ppt

1 第十一章单基因遗传病 基因决定蛋白质的合成 2 基因突变 蛋白质缺陷 性质 数量改变 疾病 机体功能障碍 分子病 蛋白质的分子结构和合成的量异常引起的疾病类型 运输性蛋白病 酶蛋白病 受体蛋白病 膜蛋白病 凝血因子病 免疫球蛋白缺陷病 胶原蛋白病等 第一节分子病 3 一 血红蛋白病血红蛋白病是指由于血红蛋白分子结构的异常或合成速率的变化而引起的疾病 4 一 血红蛋白的分子结构和发育演变 功能 是一种存在于红细胞中的复合蛋白 是机体输送氧气的重要工具1 血红蛋白的分子结构由珠蛋白和血红素结合而成是由四个亚单位构成的四聚体每一个亚单位由一条珠蛋白肽链和一个血红素辅基构成 图 1 图 2 图 22 5 类型 珠蛋白肽链有6种 G A 血红蛋白四聚体 图 8 一对 链或类 链 链 一对 链或类 链 链 6种珠蛋白肽链组成6种不同的血红蛋白 图 12 HbGower1 2 2胚胎早期HbGower2 2 2胚胎早期HbPortland 2G 2 2R 2胚胎早期HbF 2G 2 2R 2胎儿期HbA 2 2成人期HbA2 2 2成人期 6 二 珠蛋白基因结构和基因表达 1 珠蛋白基因结构分类 珠蛋白基因簇 基因 基因 珠蛋白基因簇 基因 基因 基因 基因位置 珠蛋白基因簇 16p13 33 p13 11 珠蛋白基因簇 11p15 5 图 3 7 组成 珠蛋白基因簇包括一个 基因 2个假基因 图 4 图 41 珠蛋白基因簇包括 G A 图 5 基因结构 珠蛋白基因与 珠蛋白基因具相似的结构 含 个外显子和 个内含子 图 6 2 珠蛋白基因表达 图 7 8 二 血红蛋白病的分子遗传学 血红蛋白病 是指珠蛋白基因突变导致珠蛋白生成异常所引起的疾病分两类异常血红蛋白地中海贫血 9 异常血红蛋白病 概念 由于珠蛋白基因突变产生异常珠蛋白肽链 形成结构上异常的血红蛋白 并且引起临床表现一般状况 657种异常血红蛋白 一半有病 我国60余种 20种国际首次发现 10 异常血红蛋白的分子基础 1 单个碱基替换1 错义突变例镰形细胞贫血病 基因第6位密码子GAG GTGmRNA密码子GAG GUG蛋白质氨基酸谷氨酸 缬氨酸 11 异常血红蛋白的分子基础 2 无义突变例HbMckees Rock 基因145位密码子TAT TAAmRNA密码子UAU 酪氨酸 UAA 终止密码 肽链合成提前终止 C端缺2个氨基酸 的异常血红蛋白 12 3 终止密码突变例HbCostantSpring 基因142位UAA 终止密码 CAA 谷氨酰胺 链延长至172位 mRNA不稳定 链减少 地中海贫血 异常血红蛋白的分子基础 13 异常血红蛋白的分子基础 2 移码突变是由于珠蛋白基因编码区发生了1个 2个或非3的倍数个碱基的缺失或插入 致使其后面的碱基排列顺序依次位移重新编码 产生新的异常血红蛋白例HbWayne 基因138位密码子UCC丢失一个C 3 端碱基顺序移位 重新编码 142位终止密码变成可读密码 肽链延长至147位 14 3 整码突变 密码子的缺失和插入 3或3的倍数个碱基同时缺失或插入 除突变区增加或减少部分氨基酸外 其他部分氨基酸序列完全正常HbGunHiu链缺失91 95氨基酸HbGrady链116位嵌入3个氨基酸 4 融合基因减数分裂时 和 基因间发生错配和不等交换 导致产生两种不同染色体一条有 融合基因 无 基因另一条有 融合基因 基因 图 10 异常血红蛋白的分子基础 15 常见的异常血红蛋白病 1 镰状细胞贫血 血红蛋白M病 16 地中海贫血由于珠蛋白基因缺失或突变导致某种珠蛋白链完全不能合成或合成减少 造成 链和 链合成不均衡 引起的溶血性贫血 分 地中海贫血和 地中海贫血 地中海贫血是由于 珠蛋白基因的缺失或缺陷使 珠蛋白链生成减少或完全不能合成引起的溶血性贫血 0地贫 突变致使不能生成 珠蛋白肽链 地贫 能生成部分 链 地贫1 一条16号染色体上缺失两个 基因表示为 地贫2 一条16号染色体上缺失一个 基因表示为 17 地贫1 地贫2 可以组合成各种不同的综合症 1 血红蛋白Bart s胎儿水肿综合症4个 基因全部缺失 0地贫纯合子 0 0 或 地贫1纯合子基因型为 图 13 链形成HbBart s 4 对氧亲和力高 组织缺氧 胎儿水肿 2 血红蛋白H病3个 基因缺失基因型 图 18 链合成过少 过剩的 链形成4聚体HbH 4 不稳定 易氧化 游离 链 沉附于红细胞膜上 形成Heinz小体 细胞膜损伤 溶血性贫血 3 标准型 轻型 地中海贫血2个 基因缺失基因型 基因型 图 19 图 20 能合成一定量的 链 临床症状较轻或无症状4 静止型 地中海贫血 图 21 缺失一个 基因基因型 18 缺失型 地贫 地贫2 只缺失 2基因 称左侧缺失 图 22 缺失 2基因3 端和 1基因5 端 形成 1的3 端和 2基因5 端构成的融合基因 称右侧缺失 图 23 地贫的分子机制产生 地贫的突变主要有两类 缺失型和非缺失型 19 0地贫 地贫1 缺失 和 基因5 非编码区及1 56密码子 长25Kb残余 基因无功能 此为地中海地区常见型 缺失 长17 4Kb 东南亚人常见类型 缺失 长17 5Kb 地中海人 缺失 和 基因5 端 长5 2Kb 残余 基因无功能希腊人 图 11 图 24 20 非缺失型 地贫 点突变型 意大利人非缺失型HbH病 2基因第一内含子5 端剪接点处有5个核苷酸 TGACG 缺失 导致mRNA前体不能正常剪接 无法形成成熟的mRNA 珠蛋白肽链生成减少中国人非缺失型HbH病1 HbQuongSze 2基因125位密码子CTG突变为CCG2 HbCostantSpring 基因142位UAA 终止密码 突变为CAA 谷氨酰胺 链延长至172位 mRNA不稳定 链减少 地中海贫血 21 22 23 24 25 26 2 地中海贫血 地贫 珠蛋白链生成减少或完全不能合成而引起的溶血性贫血 地贫的分子机制点突变 常见 缺失突变 完全不能合成 链者 0地贫 能部分合成 链者 地贫 27 1 点突变 4种类型 无功能mRNARNA加工障碍转录调控区突变RNA裂解信号突变2 缺失突变 28 2 0地贫的临床分类及发病机制 重型 地中海贫血 0地贫纯合子 0 0 地贫纯合子 0地贫和 地贫杂合子 0 中间型 地中海贫血 地贫纯合子 轻型 地中海贫血 0地贫杂合子 0 A 地贫杂合子 A 29 二血浆蛋白病 血友病 凝血因子遗传性缺乏引起的遗传性出血性疾病分为 甲型血友病 乙型血友病 丙型血友病 一 甲型血友病又称抗血友病球蛋白 AHG 缺乏症或凝血因子 缺乏症主要临床表现为出血性倾向呈X连锁隐性遗传 男性人群发病率为1 5000 1 3患者无家族史 为新突变 80多种点突变 6种插入 7种小缺失 60种大片段缺失凝血因子 由三种成分组成F C F AHG 抗血友病球蛋白 因子 凝血成分 具因子 凝血活性F R Ag F 相关抗原 因子 凝血载体蛋白vWF因子 促进血小板黏附血管壁 在血浆中稳定AHG 30 二 乙型血友病是由于血浆凝血酶成分又称第 因子缺乏所致 临床症状与甲型血友病相似 三 丙型血友病是由于血浆凝血酶前质又称 因子缺乏所致此型症状较轻 31 胶原蛋白病 胶原蛋白病 collagendisease 可由原胶原基因转录和翻译缺陷引起 也可由翻译后各种修饰酶缺陷引起 Pro 1 基因17q21 3 q22Pro 2 基因7q21 q22 1Pro 1 基因12q14 3Pro 1 基因2q21 q32 3Pro 1 Pro 2 基因13q34Pro 2 基因2q31 q32 3Pro 1 Pro 2 基因21q22 3Pro 3 基因2q37 32 胶原蛋白病 collagendisease 可由原胶原基因转录和翻译缺陷引起 也可由翻译后各种修饰酶缺陷引起 1 Marfan综合征 Marfansyndrome MS 全身性结缔组织病 主要累及眼 骨骼 心血管系统 AD 发病率1 60 000 外显率高 但有不同的表现度 胶原蛋白病 33 Marfansyndrome 34 Marfansyndrome 35 成骨不全 型 AD 发病率1 30 000骨折 蓝色巩膜 传导性耳聋 胶原蛋白病 collagendisease 可由原胶原基因转录和翻译缺陷引起 也可由翻译后各种修饰酶缺陷引起 1 Marfan综合征 Marfansyndrome MS 胶原蛋白病 2 成骨不全 osteogenesisimperfect OI 综合征 36 受体蛋白病 受体是存在于细胞膜上 细胞质中或细胞核内的一类具有特殊功能的蛋白质受体蛋白病 由受体蛋白遗传性缺陷引起的疾病 一 家族性高胆固醇血症遗传性高脂蛋白血症患者血浆中胆固醇和甘油三酯增高 导致冠心病 心肌梗死 LDL受体缺陷引起 二 睾丸女性化综合征雄性激素不敏感综合征雄性激素受体缺乏 37 膜转运蛋白病 囊性纤维样变Cl 等物质的转运通道主要累计肺 胰腺胱氨酸尿症葡萄糖 半乳糖吸收不良症 38 第二节先天性代谢病 遗传性酶蛋白病 遗传性上的原因所造成的酶蛋白质分子结构和数量上的异常所引起的疾病 规律酶缺陷与酶活性底物堆积和产物缺乏底物分子的大小与性质临床表型与酶缺陷 39 类型 根据酶缺陷对机体代谢的影响 可分为氨基酸代谢异常 糖代谢异常 核酸代谢异常 脂质代谢异常 溶酶体贮积病等 一 氨基酸代谢异常是参与氨基酸代谢过程的酶遗传性缺乏所引起的一类氨基酸代谢缺陷 第二节先天性代谢病 40 一 苯丙酮尿症编码苯丙氨酸羟化酶 PAH 的基因发生突变 PAH缺陷 苯丙氨酸不能转为酪氨酸 在血中堆积 在转氨酶作用下形成苯丙酮酸 苯乳酸 苯乙酸常染色体隐性遗传 发病率1 6500 其基因位于12q24 1长90Kb 突变主要是单个碱基替换 已发现有200种错义突变 少数缺失 中国人10多种症状 尿呈特殊的霉烂臭味 抑制酪氨酸脱羧酶活性 影响去甲肾上腺素和肾上腺素的合成 黑色素合成减少 抑制L 谷氨酸脱羧酶活性 影响r氨基丁酸的生成 损伤婴儿的神经系统 5 羟色胺脱羧酶活性受抑制 合成少 影响大脑发育 41 非典型苯丙酮尿症二氢生物蝶呤 BH2 还原酶缺乏 引起BH4缺乏 PAH辅助因子 苯丙氨酸不能转化成酪氨酸治疗 产前诊断新生儿筛查饮食疗法 二 白化病症状 皮肤白色 毛发银白或淡黄色 虹膜 瞳孔淡红色 视网膜无色素 羞明 发病率为1 10000 1 20000机制 患者酪氨酸酶缺乏 黑色素不能形成酪氨酸酶基因定位于11q14 q21此病具遗传异质性阴性 酪氨酸酶无活性阳性 残余酪氨酸酶活性 部分是由于P基因突变 42 二 糖代谢病 是由于糖类代谢过程中遗传性酶缺乏所引起的疾病1 半乳糖血症 经典型半乳糖血症 半乳糖血症 型 是半乳糖1 磷酸尿苷转移酶遗传性缺乏 致使半乳糖 1 磷酸在脑 肝 肾等累积致病可出现肝硬化 白内障 智力发育不全等症状 半乳糖血症 型是由于半乳糖激酶缺乏所致 半乳糖血症 型 半乳糖尿苷 磷酸 4 表异构酶 43 葡萄糖 6 磷酸脱氢酶缺乏症一般平时无症状 食蚕豆后易出现急性溶血反应临床表现 急性溶血性贫血新生儿黄疸慢性非球形溶血性贫血发病机制 G6DP缺乏 NADPH不足 GSH含量少 H2O2氧化Hb 链半胱氨酸SH基4条链散开 Hb内部SH氧化 Hb变化 变性珠蛋白小体 Heinz H2O2氧化红细胞膜上SH基 红细胞易破坏 44 2 糖原贮积症 是一组由糖原合成和降解酶缺陷引起的疾病 由于遗传性缺陷使促进糖原分解的酶缺陷 糖原分解受阻 累积在肝脏 肌组织中糖原是