Однонуклеотидні поліморфізми PPAR-залежних генів
| З-за великого обсягу цей матеріал розміщено на кількох сторінках: 1 2 3 |
Факультет біоінженерії та біоінформатики Московського державного університету ім. .
Курсова робота студентки 3 курсу Бабської Євгенії Михайлівни
Однонуклеотидні поліморфізми PPAR-залежних генів.
Залежність кількості поліморфізмів від давнини гена”.
аспірант 2 роки ФББ
1.1. SNP – однонуклеотидний поліморфізм. ……………………………. 4
1.2. Пероксисом є проліфератор-активуючі рецептори. …………………. 6
1.2.1. Клінічні фенотипи PPAR-залежних генів. 7
1.3. Однонуклеотидні поліморфізми для генетики популяцій та
2. Цілі та завдання. 10
3. Методи та матеріали. …. 10
4. Результати та обговорення. 11
4.1. Однонуклеотидні поліморфізми генів вибірки та всіх генів людини. 11
4.2. Характеристика становища поліморфізмів у генах. ………………………..14
4.3. Залежність кількості поліморфізмів від давнини гена. 19
7. Список літератури. 23
8. Додаток. 25
SNP (ОНП) – однонуклеотидний поліморфізм. PPAR – пероксисом проліфератор-активуючі рецептори. PPRE - пероксисом проліфератор-реагуючі елементи. NCBI – Національний центр біотехнологічної інформації США. LD – невипадковий розподіл (linkage disequilibrium).
1.1. SNP – однонуклеотидний поліморфізм.
Однонуклеотидний поліморфізм або SNP (вимовляється «сніп»), є заміною в послідовності ДНК, коли один нуклеотид, - А, Т, Г або Ц - в геномі (або іншій послідовності) розходиться між членами виду(або парі хромосом для особини). Такий поліморфізм виникає внаслідок заміни чи втрати окремих нуклеотидів (Рис.1).
В принципі, однонуклеотидні поліморфізми можуть бути бі-, три-і тетра-алельними поліморфізмами. Однак, у людини, три-алельні та тетра-алельні поліморфізми настільки рідкісні, що, можна вважати, що взагалі не зустрічаються, тому під однонуклеотидними поліморфізмами часто розуміють бі-алельні маркери (або діалельні) [1].
Однонуклеотидні поліморфізми дуже численні, стабільні та розосереджені всередині геному. Даний тип варіації пов'язаний з різноманітністю в популяції, індивідуальністю, і хоча більшість таких варіацій, можливо, не проявляються фенотипно, певні поліморфізми можуть привертати до захворювань, або впливати на їх гостроту, прогресування, а також індивідуальні реакції на лікування. Вони можуть розташовуватися в кодуючих послідовностях генів, некодуючих регіонах генів або міжгенних регіонах.
На молекулярному рівні, дані функціональні поліморфізми можуть впливати на людський фенотип втручанням на обох рівнях механізму синтезу білка: некодуючі поліморфізми можуть руйнувати сайти зв'язування транскрипційних факторів, сайти сплайсингу та інші функціонально важливі сайти на транскрипційному рівні, в той час як заміни та зміни функціональних або структурних властивостей трансльованого білка. Анотування прояву поліморфізму для індивідуального фенотипу має бути сфокусоване на обох рівнях: опис змін властивостей гена та білка.
Заміни в послідовності ДНК людини можуть призводити до розвитку захворювань та нетипових реакцій на: патогени, хімікати, ліки, вакцини, атакож інші чинники [2].
Однонуклеотидні поліморфізми послідовностей, що кодують, необов'язково змінюють амінокислотну послідовність закодованого білка. Поліморфізми, обидві форми яких формують ту саму послідовність поліпептидів називаються синонімічними (іноді їх ще називають мутаціями, що мовчать), якщо ж продукується інша поліпептидна послідовність, їх відповідно називають несинонімічними.
Методи детекції та підрахунку однонуклеотидних поліморфізмів численні та різноманітні. На даний момент більшість процедур припускають ПЛР-ампліфікацію потрібної ділянки, дорогий та часвитратний процес з обмеженими можливостями автоматизації та масштабування [1].
В даний час ефективне використання однонуклеотидних поліморфізмів у генотипу залежить від розробки дешевих та ефективних способів їх детекції.
Практичний інтерес до однонуклеотидним поліморфізмам сильно зріс у ході реалізації проектів щодо визначення повних нуклеотидних послідовностей низки модельних організмів. Однонуклеотидних поліморфізмів в геномі людини величезна кількість мільйонів поширених однонуклеотидних поліморфізмів), ніякий інший тип геномних відмінностей не здатний забезпечити таку щільність картування. Такий тип маркерів, відстань між якими близько 30 тисяч пар нуклеотидів, необхідний дослідження природи полігенних захворювань і ознак. Лише за такої щільності з'являється можливість шляхом порівняння великих вибірок здорових та хворих індивідуумів, виявляти гени, що беруть участь у прояві полігенних ознак, що дозволить розробити стандартний підхід до дослідження молекулярної природи схильності до різних захворювань та передбачення індивідуальної чутливості долікарських засобів.
Однією з першочергових завдань генетиків є ізолювання ділянок геному, котрим підвищений ризик появи захворювання, шляхом встановлення залежності між генетичними змінами і фенотиповими властивостями організму. Поява доступних повногеномних даних про поліморфізм (таких, як однонуклеотидні поліморфізми) підняло дослідження про взаємозв'язок генотипу і фенотипу на раніше недоступний рівень; характеристика та відбір поліморфізмів для досліджень стали предметом підвищеного інтересу. Одним із методів відбору інформативних поліморфізмів стало порівняння кореляції між ними (позначене терміном «невипадковий розподіл» (LD)), але даний метод стикається з проблемою усунення, у разі коли порівнюються поліморфізми різної частоти. Якщо порівнюються поліморфізми приблизно рівної частоти, то висновки про кореляцію між ними правомірні. За даним методом, поліморфізми порівнюються всередині та навколо гена для отримання всіх кореляцій між поліморфізмами на кожній ділянці. Останні дослідження показали, що внутрішньогенні ділянки мають більш високий рівень LD, ніж міжгенні ділянки, а також було встановлено, що поза генами рекомбінація відбувається переважно у 19 та 20 хромосомах людини [3].
Оскільки каталог поліморфізмів значно спрощує дослідження в асоціативній генетиці, позиційному клонуванні, функціональному аналізі та еволюційній біології, виникає справді серйозний інтерес до виявлення та розпізнавання замін. У співпраці з Національним інститутом геному людини США Національний центр біотехнологічної інформації США (NCBI) створив базу даних dbSNP [4] (Рис.2).
Поліморфізми бази даних dbSNP здебільшого є «кандидатами» на поліморфізми,виявленими за допомогою комп'ютерного аналізу даних та не підтвердженими експериментально. Іншими словами, поліморфізми в dbSNP здебільшого варіації, виявлені, коли послідовності ДНК з невеликої кількості клонів були зіставлені за допомогою комп'ютерного алгоритму. Здебільшого це поліморфізми геному людини. Менше 15 відсотків однонуклеотидних поліморфізмів бази даних було перевірено на поліморфність у будь-якій популяції. Ще за меншою кількістю було проведено генотипічні дослідження [5].
1.2. Пероксисом є проліфератор-активуючі рецептори.
Пероксисом проліфератор-активуючі рецептори (PPAR) – сімейство ядерних рецепторів, які служать як клітинні сенсори жирних кислот та їх залишків багато в чому регулює обмін поживних речовин та гомеостаз енергії. Таким чином, PPAR вибрано ідеальною метою для фармацевтичної інтервенції та використано терапевтично, незважаючи на те, що механізми їх дії не до кінця з'ясовані. Три ізотипи PPAR, α, ß та δ, по-різному експресуються в тканинах та на різних стадіях розвитку. Однак усі три зв'язують пероксисом проліфератор-реагуючі елементи (PPRE) у регуляторних регіонах їх генів-мішеней [6].
Нещодавно було показано, що PPAR-δ виступає як поширений регулятор метаболізму ліпідів, що означає, що вони, можливо, потенційна мета для лікування ожиріння та діабету 2 типу. Для того, щоб ідентифікувати поліморфні маркери в потенційних генах-кандидатах діабету другого типу, були побудовані послідовності PPAR-δ, що включають 1500 пар основ 5'-кінцевого регіону. Дев'ять поліморфізмів були знайдені в PPAR - δ: чотири в інтроні, один в 5'-кінцевій нетрансльованої області (UTR), і чотири в 3'-кінцевій нетрансльованої області [7].
1.2.1.Клінічні фенотипи PPAR-залежних генів.
Насправді більшість клінічних фенотипів мають на увазі значну генетичну обумовленість, яка, в свою чергу, проявляється спектром варіацій, в першу чергу однонуклеотидними поліморфізмами [1].
Так, у свою чергу, захворювання в генах, регульованих PPAR, можуть бути викликані наявністю в них поліморфізмів, що було показано в ряді досліджень.
Ген дегідрогенази середнього ланцюга ацетилкоферменту А. Це мітохондріальний флавопротеїн, що каталізує першу реакцію бета-окислення жирних шести- та дванадцятивуглецевих кислот. Гомотетрамер, молекулярна маса 43, 700. Відсутність білка клінічно характеризується нетерпимістю до голоду, епізодичною гіпоглікемією, ацидозом та комою. ACADM дуже мінливий локус [8].
Ген Ацетил кофермент А оксидази. Цис-активуючі пероксисом проліфератор-реагуючі елементи були виявлені в 5'-кінцевому відділі гена пероксид-продукуючої оксидази ацетил-коферменту А. Ацетил кофермент А оксидаза пероксисом – це перший фермент шляху бета-оксилення жирних кислот, який каталізує реакцію в 2-транс-еноіл-соА [9].
Порушенням, що призводить до летальності, при нестачі пероксисомального ACOX є так звана псевдонеонатальна адренолейкодистрофія. А також, збудження даного ферменту, що продукує пероксид водню, може спричинити окисне руйнування ДНК і гепатоканцерогенез, що є результатом впливу на проліфератори пероксисом [10].
Адипонектин, одержаний з жиру білок плазми, визнаний важливим біомаркером метаболічного синдрому.
Деякі поширені поліморфізми в регіонах промотера, екзону та інтрону 2, а також кілька несинонімічних мутацій в екзоні3, в гені людського адипонектину були неодноразово розглянуті у великій кількості досліджень для різних етнічних популяцій для зв'язку з фенотипічними проявами, такими як вага тіла, метаболізм глюкози, чутливість до інсуліну та ризик діабету другого типу, а також хвороба коронарних артерій.
Заміна проліну 12 аланіном також була показана як фактор, що впливає на чутливість до інсуліну, при взаємодії з генотипом адипонектину або на рівень адипонектину плазми [11] (Рис.3).
Більш повну інформацію викладено у таблиці 1.
вроджена відсутність білка, що характеризується нетерпимістю до голоду, епізодичною гіпоглікемією, ацидозом та комою